驻极体材料及其应

关于驻极体材料及其应第2页,共10页，2024年2月25日，星期天压电、热释电与铁电材料的定义压电材料：压电材料是受到压力作用时会在两端面间出现电压的晶体材料。热释电材料：热释电效应指的是电介质的极化随温度改变的现象，具有热释电效应的材料叫做热释电材料。铁电材料：铁电材料，是热释电材料中的一类。其特点是不仅具有自发极化，而且在一定温度范围内，自发极化偶极矩能随外施电场的方向而改变。第3页,共10页，2024年2月25日，星期天驻极体

将电介质放在电场中就会被极化。许多电介质的极化是与外电场同时存在同时消失的。也有一些电介质，受强外电场作用后其极化现象不随外电场去除而完全消失，出现极化电荷“永久”存在于电介质表面和体内的现象。这种在强外电场等因素作用下，极化并能“永久”保持极化状态的电介质，称为驻极体，又叫永电体。第4页,共10页，2024年2月25日，星期天早在1922年左右就为日本物理学家发现；当蜡和松香的混合物在外加强电场中从融熔态固化后，再除去外电场时，混合物固体会长期保持极化状态。驻极体可以在周围空间产生电场，因此可以类比于永磁体的一种带电体。驻极体中存在着大量微观的电偶极子，它们通常混乱取向而显不出宏观的极化。这些偶极子可以在高温及外电场作用下取向,冷却后再去掉电场,取向被冻结下来而保留某个方向上占优势的宏观极化。驻极体的极化强度远小于其中所有偶极子都排列一致时所产生的饱和强度。但是在一些驻极体中还能得到大约10-2μC/m2的极化强度。驻极体是弛豫时间较长的处于亚稳态极化了的电介质。当去掉外加电场时，其极化强度会逐渐减小，它的表面电荷就按指数规律或接近指数规律逐渐衰减。室温下驻极体的极化状态可以长期保存，但在高温下则衰减得很快。热释电材料第5页,共10页，2024年2月25日，星期天驻极体具有体电荷特性，即它的电荷不同于摩擦起电，既出现在驻极体表面，也存在于其内部。若把驻极体表面去掉一层，新表面仍有电荷存在；若把它切成两半，就成为两块驻极体。这一点可与永久磁体相类比，因此驻极体又称永电体。驻极体不能像电池那样从中取出电流，然而却可以提供一个稳定的电压，因此是一个很好的直流电压源。这在制造电子器件和电工测量仪表等方面是大有用处的。高分子聚合物驻极体的发现和使用，是电声换能材料一次巨大变革，利用它可以制成质量很高、具有很多优点的电声器件。驻极体有许多用途,如用于传声器、耳机、扬声器、送话器、加速度计、各式换能器、高压电源、放射性剂量计等。另外还可制成电机、高压发生器、引爆装置、空气过滤器，以及电话拨号盘、逻辑电路中的寻址选择开关、声全息照相用换能器等。随着对驻极体研究的深入和新材料的连续发现，它会像永磁体一样，被广泛应用。第6页,共10页，2024年2月25日，星期天能制成驻极体的有天然蜡、树脂、松香、磁化物、某些陶瓷、有机玻璃及许多高分子聚合物（例如K－1聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚全氟乙烯丙烯、聚丙烯、聚乙烯、聚酯）等。根据驻极化时所采用的物理方法，有热驻极体、光驻极体、电驻极体和磁驻极体等之分第7页,共10页，2024年2月25日，星期天电滞回线之所以称为铁电体，是因为它与铁磁体在许多物理性质上有一一对应之处，如电滞回线对应磁滞回线，电畴对应磁畴，顺电-铁电相变对应顺磁-铁磁相变、电矩对应磁矩等等，而并非晶体中一定含有“铁”。至于一种晶体是否是铁电体，我们并不能根据其内部结构的对称性来预测，只能通过实验来测定。铁电体的重要特征之一是具有电滞回线，电滞回线的存在是判定晶体为铁电体的重要根据。

驻极体可以有电滞回线，这是由于偶极子的转动受周围介质的粘滞相互作用所引起；在较强的交变电场作用下，铁电体的极化强度P随外电场呈非线性变化，而且在一定的温度范围内，P表现为电场E的双值函数，呈现出滞后现象，这个P—E（或D—E）回线就称为电滞回线。电滞回线能够比较直观的反应最大极化强度，剩余极化强度，矫顽电场等值的大小，并且能够根据电滞回线积分计算得出该材料的储能密度。第8页,共10页，2024年2月25日，星期天驻极体话筒声电转换的关键元件是驻极体振动膜。它是一片极薄的塑料膜片，在其中一面蒸发上一层纯金薄膜。然后再经过高压电场驻极后，两面分别驻有异性电荷。膜片的另一面与金属极板之间用薄的绝缘衬圈隔离开。这样，蒸金膜与金属极板之间就形成一个电容。当驻极体膜片遇到声波振动时，引起电容两端的电场发生变化，从而产生了随声波变化而变化的交变电压。在话筒内接入一只结型