駐極體材料及其應(yīng)

1、 駐極體材料及其應(yīng)用壓電、熱釋電與鐵電材料的定義 壓電材料：壓電材料是受到壓力作用時(shí)會(huì)在兩端面間出現(xiàn)電壓的晶體材料。 熱釋電材料 ：熱釋電效應(yīng)指的是電介質(zhì)的極化隨溫度改變的現(xiàn)象 ，具有熱釋電效應(yīng)的材料叫做熱釋電材料。 鐵電材料 ：鐵電材料，是熱釋電材料中的一類。其特點(diǎn)是不僅具有自發(fā)極化，而且在一定溫度范圍內(nèi)，自發(fā)極化偶極矩能隨外施電場(chǎng)的方向而改變。 駐極體將電介質(zhì)放在電場(chǎng)中就會(huì)被極化。許多電介質(zhì)的極化是與外電場(chǎng)同時(shí)存在同時(shí)消失的。也有一些電介質(zhì)，受強(qiáng)外電場(chǎng)作用后其極化現(xiàn)象不隨外電場(chǎng)去除而完全消失，出現(xiàn)極化電荷“永久”存在于電介質(zhì)表面和體內(nèi)的現(xiàn)象。這種在強(qiáng)外電場(chǎng)等因素作用下，極化并能“永久”保持

2、極化狀態(tài)的電介質(zhì)，稱為駐極體，又叫永電體。 早在1922年左右就為日本物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)；當(dāng)蠟和松香的混合物在外加強(qiáng)電場(chǎng)中從融熔態(tài)固化后，再除去外電場(chǎng)時(shí)，混合物固體會(huì)長(zhǎng)期保持極化狀態(tài)。 駐極體可以在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng)，因此可以類比于永磁體的一種帶電體。 駐極體中存在著大量微觀的電偶極子，它們通常混亂取向而顯不出宏觀的極化。這些偶極子可以在高溫及外電場(chǎng)作用下取向,冷卻后再去掉電場(chǎng),取向被凍結(jié)下來(lái)而保留某個(gè)方向上占優(yōu)勢(shì)的宏觀極化。 駐極體的極化強(qiáng)度遠(yuǎn)小于其中所有偶極子都排列一致時(shí)所產(chǎn)生的飽和強(qiáng)度。但是在一些駐極體中還能得到大約10-2C/m2的極化強(qiáng)度。 駐極體是弛豫時(shí)間較長(zhǎng)的處于亞穩(wěn)態(tài)極化了的電介質(zhì)。

3、當(dāng)去掉外加電場(chǎng)時(shí)，其極化強(qiáng)度會(huì)逐漸減小，它的表面電荷就按指數(shù)規(guī)律或接近指數(shù)規(guī)律逐漸衰減。 室溫下駐極體的極化狀態(tài)可以長(zhǎng)期保存，但在高溫下則衰減得很快。 熱釋電材料駐極體具有體電荷特性，即它的電荷不同于摩擦起電，既出現(xiàn)在駐極體表面，也存在于其內(nèi)部。若把駐極體表面去掉一層，新表面仍有電荷存在；若把它切成兩半，就成為兩塊駐極體。這一點(diǎn)可與永久磁體相類比，因此駐極體又稱永電體。駐極體不能像電池那樣從中取出電流，然而卻可以提供一個(gè)穩(wěn)定的電壓，因此是一個(gè)很好的直流電壓源。這在制造電子器件和電工測(cè)量?jī)x表等方面是大有用處的。高分子聚合物駐極體的發(fā)現(xiàn)和使用，是電聲換能材料一次巨大變革，利用它可以制成質(zhì)量很高、具

4、有很多優(yōu)點(diǎn)的電聲器件。駐極體有許多用途,如用于傳聲器、耳機(jī)、揚(yáng)聲器、送話器、加速度計(jì)、各式換能器、高壓電源、放射性劑量計(jì)等。 另外還可制成電機(jī)、高壓發(fā)生器、引爆裝置、空氣過(guò)濾器，以及電話撥號(hào)盤(pán)、邏輯電路中的尋址選擇開(kāi)關(guān)、聲全息照相用換能器等。隨著對(duì)駐極體研究的深入和新材料的連續(xù)發(fā)現(xiàn)，它會(huì)像永磁體一樣，被廣泛應(yīng)用。 能制成駐極體的有天然蠟、樹(shù)脂、松香、磁化物、某些陶瓷、有機(jī)玻璃及許多高分子聚合物（例如K1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。根據(jù)駐極化時(shí)所采用的物理方法，有熱駐極體、光駐極體、電駐極體和磁駐極體等之分 電滯回線之所以稱為鐵電體，是因?yàn)樗c鐵磁體在許多物理

5、性質(zhì)上有一一對(duì)應(yīng)之處，如電滯回線對(duì)應(yīng)磁滯回線，電疇對(duì)應(yīng)磁疇，順電-鐵電相變對(duì)應(yīng)順磁-鐵磁相變、電矩對(duì)應(yīng)磁矩等等，而并非晶體中一定含有“鐵”。至于一種晶體是否是鐵電體，我們并不能根據(jù)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性來(lái)預(yù)測(cè)，只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。鐵電體的重要特征之一是具有電滯回線，電滯回線的存在是判定晶體為鐵電體的重要根據(jù)。 駐極體可以有電滯回線，這是由于偶極子的轉(zhuǎn)動(dòng)受周圍介質(zhì)的粘滯相互作用所引起；在較強(qiáng)的交變電場(chǎng)作用下，鐵電體的極化強(qiáng)度P隨外電場(chǎng)呈非線性變化，而且在一定的溫度范圍內(nèi)，P表現(xiàn)為電場(chǎng)E的雙值函數(shù)，呈現(xiàn)出滯后現(xiàn)象，這個(gè)PE（或DE）回線就稱為電滯回線。電滯回線能夠比較直觀的反應(yīng)最大極化強(qiáng)度，剩余極化強(qiáng)度，矯頑電場(chǎng)等值的大小，并且能夠根據(jù)電滯回線積分計(jì)算得出該材料的儲(chǔ)能密度。駐極體話筒駐極體話筒聲電轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵元件是駐極體振動(dòng)膜。它是一片極薄的塑料膜片，在其中一面蒸發(fā)上一層純金薄膜。然后再經(jīng)過(guò)高壓電場(chǎng)駐極后，兩面分別駐有異性電荷。膜片的另一面與金屬極板之間用薄的絕緣襯圈隔離開(kāi)。這樣，蒸金膜與金