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La ferroelasticidad es un fenómeno en el que un material puede presentar una deformación espontánea y es el equivalente mecánico de la ferroelectricidad y el ferromagnetismo en el campo de los ferroicos . Un cristal ferroelástico tiene dos o más estados de orientación estables en ausencia de tensión mecánica o campo eléctrico, es decir, estados remanentes, y puede conmutarse de manera reproducible entre los estados aplicando una tensión o un campo eléctrico mayor que algún valor crítico. La aplicación de campos opuestos conduce a la histéresis cuando el sistema cruza una barrera de energía de un lado a otro. Esta transición disipa una energía igual al área encerrada por el bucle de histéresis. [1]
La transición de la estructura original del cristal a una de sus deformaciones ferroelásticas estables suele ir acompañada de una reducción en la simetría del cristal. [2] El cambio espontáneo en la deformación y la estructura cristalina puede asociarse con un cambio espontáneo en otras propiedades observables, como la birrefringencia, la absorción óptica y la polarizabilidad. [3] [4] En materiales compatibles, la espectroscopia Raman se ha utilizado para obtener imágenes directamente de la conmutación ferroelástica en cristales. [5]
La teoría de Landau se ha utilizado para describir con precisión muchas transiciones de fase ferroelásticas utilizando la deformación como parámetro de orden, ya que casi todas las transiciones ferroelásticas son de segundo orden. La energía libre se formula como una expansión en potencias pares de tensión.
El efecto de memoria de forma y la superelasticidad son manifestaciones de ferroelasticidad. El nitinol (níquel titanio), una aleación ferroelástica común, puede mostrar superelasticidad o efecto de memoria de forma a temperatura ambiente, dependiendo de la proporción de níquel a titanio.
Papel en el fortalecimiento de la transformación
Las transiciones ferroelásticas se pueden utilizar para endurecer las cerámicas, siendo el ejemplo más notable la circonita. Una grieta que se propaga a través de circonio tetragonal abre espacio adicional, lo que permite que la región alrededor de la grieta se transforme en la fase monoclínica, expandiéndose hasta un 3-4%. [6] Esta expansión provoca una tensión de compresión delante de la punta de la grieta, lo que requiere trabajo adicional para propagar aún más la grieta. [7]