Los ferroeléctricos relajantes son materiales ferroeléctricos que presentan una alta electrostricción . A fecha de 2015 [actualizar], aunque se han estudiado durante más de cincuenta años, [1] el mecanismo de este efecto aún no se comprende por completo y es objeto de investigaciones continuas. [2] [3] [4]
Algunos ejemplos de ferroeléctricos relajantes incluyen:
- niobato de plomo y magnesio (PMN) [5] [6] [7]
- titanato de plomo y magnesio-niobato de plomo (PMN-PT) [8]
- titanato de zirconato de plomo y lantano (PLZT) [9]
- niobato de plomo y escandio (PSN) [10]
- Bario, titanio, bismuto, zinc, niobio y tantalio (BT-BZNT) [11]
- Bario-titanio-bario-estroncio-titanio (BT-BST) [12]
Aplicaciones
Los materiales ferroeléctricos Relaxor se utilizan en el almacenamiento y conversión de energía de alta eficiencia , ya que tienen constantes dieléctricas altas, órdenes de magnitud más altas que las de los materiales ferroeléctricos convencionales. Al igual que los ferroeléctricos convencionales, los ferroeléctricos Relaxor muestran un momento dipolar permanente en los dominios. Sin embargo, estos dominios están en la escala de longitud nanométrica, a diferencia de los dominios ferroeléctricos convencionales que generalmente están en la escala de longitud micrométrica y requieren menos energía para alinearse. En consecuencia, los ferroeléctricos Relaxor tienen una capacitancia específica muy alta y, por lo tanto, han generado interés en los campos del almacenamiento de energía. [9] Además, debido a su delgada curva de histéresis con alta polarización saturada y baja polarización remanente, los ferroeléctricos Relaxor tienen una alta densidad de energía de descarga y altas tasas de descarga. Se determinó experimentalmente que los condensadores cerámicos de almacenamiento de energía multicapa BT-BZNT (MLESCC) tienen una eficiencia muy alta (>80%) y propiedades térmicas estables en un amplio rango de temperaturas. [11]
Referencias
- ^ Bokov, AA; Ye, Z. -G. (2006). "Progreso reciente en ferroeléctricos relajantes con estructura de perovskita". Revista de Ciencia de Materiales . 41 (1): 31. Bibcode :2006JMatS..41...31B. doi :10.1007/s10853-005-5915-7. S2CID 189842194.
- ^ Takenaka, H.; Grinberg, I.; Rappe, AM (2013). "Correlaciones locales anisotrópicas y dinámicas en un relajante ferroeléctrico". Physical Review Letters . 110 (14): 147602. arXiv : 1212.0867 . Código Bibliográfico :2013PhRvL.110n7602T. doi :10.1103/PhysRevLett.110.147602. PMID 25167037. S2CID 9758988.
- ^ Ganesh, P.; Cockayne, E.; Ahart, M.; Cohen, RE; Burton, B.; Hemley, Russell J.; Ren, Yang; Yang, Wenge; Ye, Z.-G. (5 de abril de 2010). "Origen de la dispersión difusa en ferroeléctricos relajantes". Physical Review B . 81 (14): 144102. arXiv : 0908.2373 . Código Bibliográfico :2010PhRvB..81n4102G. doi :10.1103/PhysRevB.81.144102. S2CID 119279021.
- ^ Phelan, Daniel; Stock, Christopher; Rodriguez-Rivera, Jose A.; Chi, Songxue; Leão, Juscelino; Long, Xifa; Xie, Yujuan; Bokov, Alexei A.; Ye, Zuo-Guang (2014). "El papel de los campos eléctricos aleatorios en los relajantes". Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 111 (5): 1754–1759. arXiv : 1405.2306 . Código Bibliográfico :2014PNAS..111.1754P. doi : 10.1073/pnas.1314780111 . ISSN 0027-8424. PMC 3918832 . PMID 24449912.
- ^ Bokov, AA; Ye, Z. -G. (2006). "Progreso reciente en ferroeléctricos relajantes con estructura de perovskita". Revista de Ciencia de Materiales . 41 (1): 31–52. Código Bibliográfico :2006JMatS..41...31B. doi :10.1007/s10853-005-5915-7. S2CID 189842194.
- ^ Shipman, Matt (20 de febrero de 2018). "La estructura atómica del material ultrasónico no es lo que nadie esperaba". NC State News.
- ^ Cabral, Matthew J.; Zhang, Shujun; Dickey, Elizabeth C .; LeBeau, James M. (19 de febrero de 2018). "Orden químico de gradiente en el relajante Pb(MgNb)O". Applied Physics Letters . 112 (8): 082901. Bibcode :2018ApPhL.112h2901C. doi :10.1063/1.5016561.
- ^ y, y (septiembre de 1988). "Cerámicas ferroeléctricas relajantes de niobato de plomo y magnesio de baja potencia para condensadores multicapa". Actas, Segunda Conferencia Internacional sobre Propiedades y Aplicaciones de Materiales Dieléctricos . págs. 125–128 vol.1. doi :10.1109/ICPADM.1988.38349. S2CID 137495812.
- ^ ab Brown, Emery; Ma, Chunrui; Acharya, Jagaran; Ma, Beihai; Wu, Judy; Li, Jun (24 de diciembre de 2014). "Control de propiedades dieléctricas y relajantes-ferroeléctricas para el almacenamiento de energía mediante el ajuste del espesor de película de Pb0.92La0.08Zr0.52Ti0.48O3". ACS Applied Materials & Interfaces . 6 (24): 22417–22422. doi :10.1021/am506247w. ISSN 1944-8244. OSTI 1392947. PMID 25405727.
- ^ Drnovšek, Silvo; Casar, Goran; Uršič, Hana; Bobnar, Vid (1 de octubre de 2013). "Contribuciones distintivas a la respuesta dieléctrica del sistema cerámico relajante ferroeléctrico de niobato de plomo y escandio". Physica Status Solidi B . 250 (10): 2232–2236. Bibcode :2013PSSBR.250.2232B. doi :10.1002/pssb.201349259. ISSN 1521-3951. S2CID 119554924.
- ^ ab Zhao, Peiyao; Wang, Hongxian; Wu, Longwen; Chen, Lingling; Cai, Ziming; Li, Longtu; Wang, Xiaohui (2019). "Materiales ferroeléctricos relajantes de alto rendimiento para aplicaciones de almacenamiento de energía". Materiales de energía avanzada . 9 (17): 1803048. doi :10.1002/aenm.201803048. ISSN 1614-6840. S2CID 107988812.
- ^ Ortega, N; Kumar, A; Scott, JF; Chrisey, Douglas B; Tomazawa, M; Kumari, Shalini; Diestra, DGB; Katiyar, RS (10 de octubre de 2012). "Superredes relaxor-ferroeléctricas: condensadores de alta densidad de energía". Journal of Physics: Condensed Matter . 24 (44): 445901. Bibcode :2012JPCM...24R5901O. doi :10.1088/0953-8984/24/44/445901. ISSN 0953-8984. PMID 23053172. S2CID 25298142.
