Электрострикция

Электростри́кция (ср. магнитострикция) — это свойство всех непроводников, или диэлектриков, приводящее к изменению их размеров и формы при приложении к ним электрического поля[1].

Объяснение явления

Электрострикцей обладают все диэлектрики. Это свойство проявляется ввиду малого перемещения ионов в кристаллической решётке при воздействии внешнего электрического поля. Положительно заряженные ионы вытесняются в направлении поля, тогда как негативно заряженные ионы вытесняются в противоположном направлении. Это вытеснение постепенно накапливается во всей толще вещества и приводит к общей деформации (удлинению) тела в направлении поля. Толщина вещества уменьшается в ортогональных направлениях, подчиняясь коэффициенту Пуассона. Все изолирующие вещества, состоящие из более, чем одного типа атомов, проявляют ионные свойства до определённой степени из-за разницы в электроотрицательности атомов, а значит будут проявлять электрострикцию.

Итоговая величина механической деформации (степень деформации по отношению к исходным размерам) пропорциональна квадрату поляризации. Изменение направления поля не изменяет направление деформации.

Формально, электрострикционный коэффициент — это тензор четвёртого ранга (), зависящий от механического напряжения (тензор второго ранга ) и поляризации (тензоры первого ранга , ).

Связанный с электрострикцией пьезоэффект существует лишь у части диэлектриков. Электрострикция существует в кристаллах со всеми видами симметрии, тогда как пьезоэффект характерен лишь для двадцати кристаллографических точечных групп симметрии.

Связь между деформацией и электрическим полем является квадратичной. Линейная связь между деформацией и электрическим полем наблюдается в пьезоэлектриках[2].

Вещества

Все диэлектрики обладают электрострикцией в той или иной мере. Несмотря на это, ряд специально проектируемых керамических веществ, получивших название сегнетоэлектрические релаксоры, обладает необычайно высокими значениями электрострикции. Наиболее широкое применение получили следующие вещества:

  • магнониобат свинца (PMN)
  • магнониобат-титанат свинца (PMN-PT)
  • цирконат-титанат свинца, легированный лантаном (PLZT)

См. также

Примечания

Литература

  • Mini dictionary of physics (1988) Oxford University Press
  • Статья «Electrostrictive Materials» на сайте TRS Technologies
  • Статья «Electronic Materials» профессора Гельмута Фёлля
  • Головнин В. А., Каплунов И. А., Малышкина О. В., Педько Б. Б., Мовчикова А. А. изические основы, методы исследования и практическое применение пьезоматериалов. М.: Техносфера, 2016. — 272 с. — ISBN 978-5-94836-352-3.


This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.