具有特殊性能的電介質——鐵電體和電學

通常意義上的電介質是在外部靜電場作用下獲得電矩的物質。然而，在電介質中，有些表現出完全不尋常的特性。這些具有特殊性質的電介質包括鐵電體和電介質。這些將進一步討論。

鐵電體

物質的自發極化或自發極化最早於 1920 年在羅謝爾鹽晶體中發現，後來在其他晶體中發現。然而，為了紀念羅謝爾鹽，第一個表現出這種特性的開放式電介質，整組此類物質開始被稱為鐵電體或鐵電體。 1930-1934 年，在 Igor Vasilievich Kurchatov 的領導下，列寧格勒物理係對電介質的自發極化進行了詳細研究。

事實證明，所有鐵電體最初都表現出明顯的鐵電特性各向異性，並且只能沿其中一個晶軸觀察到極化。各向同性電介質的所有分子都具有相同的極化，而對於各向異性物質，極化矢量在不同方向上是不同的。目前，已發現數百種鐵電體。

鐵電體具有以下特殊性質。它們在一定溫度範圍內的介電常數e在1000～10000範圍內，隨施加的靜電場的強弱而變化，也呈非線性變化。這就是所謂的體現介電滯後，您甚至可以繪製鐵電體的極化曲線——滯後曲線。

鐵電體的磁滯曲線類似於磁場中鐵磁體的磁滯迴線。這裡有一個飽和點，但你也可以看到，即使沒有外部電場，當它等於零時，晶體中也會觀察到一些殘餘極化，以消除必須採用相反方向的矯頑力應用於樣品。

鐵電體的特徵還在於固有居里點，即當發生二階相變時鐵電體開始失去其殘餘極化的溫度。對於羅謝爾鹽，居里點溫度在 +18 至 +24ºC 的範圍內。

電介質中存在鐵電特性的原因是由於物質粒子之間的強相互作用而產生的自發極化。該物質爭取最小的勢能，而由於存在所謂的結構缺陷，晶體無論如何都被分成多個區域。

因此，當沒有外部電場時，晶體的總電動量為零，而當施加外部電場時，這些區域往往會沿著電場定向。鐵電體用於無線電工程設備，例如可變電容量電容器。

駐極體

電介質稱為即使引起極化的外部靜電場關閉後仍能長時間保持極化狀態的電介質。最初，介電分子具有恆定的偶極矩。

但是如果這樣的電介質被熔化，然後在熔化時施加一個強大的永久靜電場，熔化物質的很大一部分分子將根據施加的場進行定向。現在必須冷卻熔化物質直到它完全凝固，但允許靜電場起作用，直到物質變硬。當熔融物質完全冷卻後，可以關閉磁場。

在此過程後凝固的物質中分子的旋轉將變得困難，這意味著分子將保持其方向。電工就是這樣煉成的，能夠保持極化狀態幾天到很多年。 1922 年，日本物理學家 Yoguchi 首次用巴西棕櫚蠟和松香製成駐極體（熱電駐極體）。

電介質的剩餘極化可以通過將帶電粒子遷移到電極來定向晶體中的準偶極子，或者例如通過在極化過程中從電極或電極間間隙注入帶電粒子到電介質中來獲得。電荷載流子可以人工引入樣品中，例如通過電子束照射。隨著時間的推移，駐極體的極化程度由於弛豫過程和電荷載流子在駐極體內部電場的影響下的移動而降低。

原則上，任何電介質都可以轉化為駐極體狀態。最穩定的駐極體是從樹脂和蠟、聚合物和具有多晶或單晶結構的無機電介質、玻璃、篩子等獲得的。

要使電介質成為穩定的駐極體，必須在強靜電場中將其加熱到熔點，然後在不關閉場的情況下冷卻（此類駐極體稱為熱駐極體）。

您可以在強電場中照射樣品，從而產生光電。或者用放射性效應——無線電輻射。只要把它放在一個非常強的靜電場中——你就會得到一個電駐極體。或者在磁場中——磁駐極體。有機溶液在電場中的凝固是低溫駐極體。

甲醇駐極體是通過聚合物的機械變形獲得的。通過摩擦 - 摩擦生電。電暈駐極體處於電暈放電的作用域中。駐極體上實現的穩定表面電荷量級為 0.00000001 C/cm2。

各種來源的駐極體被用作振動傳感器、麥克風、信號發生器、靜電計、電壓表等中的恆定靜電場源。它們完美地用作劑量計、存儲設備中的敏感元件。作為氣體過濾器、氣壓計和濕度計中的聚焦裝置。特別是，光電駐極體用於電子照相術。