Сетевое издание
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

INVESTIGATION OF THE METHOD OF POLARIZATION OF PIEZOELECTRIC MATERIALS

1
1 Novgorod State University named after Yaroslav the Wise

Научные исследования различных создаваемых структур с использованием материалов, обладающих пьезоэлектрическим эффектом, связаны к необходимости последующей поляризации этих материалов.

Пьезоэлектрический эффект– явление, при котором некоторые диэлектрики поляризуются не только под действием электростатического поля, но и под действием механической деформации.

Пьезоэлектрические материалы представляют собой материалы, которые обладают способностью генерировать внутренний электрический заряд от приложенного механического напряжения.

Материалы, которые демонстрируют пьезоэлектрический эффект, также демонстрируют и обратный пьезоэлектрический эффект. Обратный пьезоэлектрический эффектявляется внутренней генерацией механического напряжения в ответ на приложенное электрическое поле.

Поляризация– состояние диэлектрика, при котором элементарный объем материала приобретает электрический момент (под действием электрического поля, механических напряжений или спонтанно в сегнетоэлектриках).

Поляризованность– количественная характеристика поляризации, определяющая ее интенсивность – вычисляется какP=dp/dV– отношение электрического моментаdpэлемента диэлектрика к объему этого элемента. [Кл/м2].

Прямой пьезоэффект – эффект возникновения поляризации под действием механической нагрузки. Обратный пьезоэффект – возникновение механической деформации под действием электрического поля.

http://www.physicsleti.ru/VirtualLabs/36/inf/screen.png

 

Схематичные изображения прямого (а,б) и обратного (в,г) пьезоэффектов.

Стрелками F и E изображены внешние воздействия – механическая сила и напряженность электрического поля. Штриховые линии – контуры пьезоэлектрика до внешнего воздействия; сплошные линии – контуры деформации пьезоэлектрика; Р – вектор поляризации.

Разрабатываемые в лабораторных условиях магнитоэлектрические структуры представляют собой соединение пьезоэлектрического материала и ферромагнитного материала в одну структуру, которая начинает обладать магнитоэлектрическим эффектом. Эта структура может быть создана как из объемных материалов (пластин) путем склеивания, так и в виде пленочной структуры используя микро- и наноэлектронные технологии.

В любом случае необходимо отработать в лабораторных условиях способ поляризации материала: очевидно, разработать установку поляризации.

Магнитоэлектрический эффект – явление возникновения электрической поляризации под действием внешнего магнитного поля и, наоборот, намагниченности под действием электрического поля. Магнитоэлектрический эффект (в дальнейшем МЭ-эффект) – результат взаимодействия двух подсистем ионного кристалла: электрической, состоящей из заряженных ионов (пьезоматериал), и магнитной – совокупности нескомпенсированных магнитных ионов (ферромагнитный материал).

Магнитоэлектрический эффект наблюдается только в структурах, созданных из определенных материалах, обладающих специфическими свойствами: пьезоэлектрический материал обладает пьезосвойствами, а ферромагнитный материал - магнитострицией. Уже структура будет обладать магнитоэлектрическими свойствами.

Таким образом, создание установки поляризации материалов является весьма актуальной задачей при разработке магнитоэлектрических приборов, работающих на основе магнитоэлектрического эффекта.