Сегнетоэлектрики — это материалы, обладающие естественной поляризацией заряда, которую можно обратить внешним электрическое поле, известное как процесс переключения. Свойство сегнетоэлектричества известно с 1921 года, и по состоянию на 2011 год было показано, что более 250 соединений обладают такими характеристиками. Исследования были сосредоточены на титанате свинца, PbTiO3 и родственных соединениях. Было показано, что все сегнетоэлектрические материалы, изученные по состоянию на 2011 год, являются пьезоэлектрическими материалами. Это означает, что если к таким соединениям применить механическое давление или другие формы энергетического стресса от звуковой или световой энергии, они будут генерировать электричество.
Применение ферроэлектричества охватывает широкий спектр электронных устройств, от компонентов схемы, таких как конденсаторы и термисторы, до устройств с электрооптическими или ультразвуковые возможности. Одной из наиболее активно исследуемых областей сегнетоэлектрических материалов является компьютерная память. Разработка материалов в нанометровом масштабе создает так называемые вихревые нанодомены, для переключения которых не требуется электрическое поле. поляризация. Несколько систем государственных университетов в Соединенных Штатах, работающие вместе с Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли до 2011 года, совершенствуют материал, для которого потребуется гораздо меньше электроэнергии, чем для традиционных магнитных компьютерных приводов. Это также будет твердотельная форма памяти данных, которая будет работать намного быстрее и с большей емкостью, чем флэш-память в настоящее время на рынке, с возможностью однажды хранить целые операционные системы и программное обеспечение, что значительно ускорит запуск компьютера и скорость обработки.
Сегнетоэлектрический эффект получил свое название от ферромагнетизма, который описывает материалы с постоянным магнитом на основе железа, встречающиеся в природе. Однако это немного неправильное название, поскольку большинство сегнетоэлектрических материалов не основаны на элементе железа. Соли титановой кислоты, полученные из диоксида титана, составляют многие из основных исследуемых сегнетоэлектрических материалов. К ним относятся титанат бария, BaTiO3, цирконат-титанат свинца, PZT или родственные соединения. как нитрат натрия, NaNO2.
PZT является наиболее широко используемым сегнетоэлектрическим материалом в промышленности по состоянию на 2011 год. Это гибридный материал между сегнетоэлектрическим титанатом свинца и антисегнетоэлектрическим цирконатом свинца, что позволяет разрабатывать формулы материала ближе к одному или другому концу сегнетоэлектрического или антисегнетоэлектрический спектр. Поскольку PZT можно настроить на его чувствительность к механическим, звуковым или электрическим полям, и поскольку это керамический материал, который легко формовать, формовать и резать, его часто используют для пассивных датчиков и передатчиков на очень специфических частотах.
