Ферроэлектрет - Ferroelectret

Ферроэлектретs также известен как пьезоэлектретs, тонкие пленки полимерные пены, выставляя пьезоэлектрический и пироэлектрический свойства после электрического заряда. Пенопласты из сегнетоэлектретов обычно представляют собой ячеистую полимерную структуру, наполненную воздухом. Композиты полимер-воздух эластично мягкие из-за высокого содержания воздуха, а также из-за размера и формы полимерных стенок. Их эластично-мягкая композитная структура является одним из важнейших ключей к принципу работы сегнетоэлектретов, помимо постоянного удержания электрических зарядов внутри полимерных пустот. Упругие свойства допускают большие деформации электрически заряженных пустот. Однако композитная структура также может ограничивать стабильность и, следовательно, диапазон применения.[1]

Как это устроено

Наиболее распространенный эффект, связанный с сегнетоэлектретами, - это прямое и обратное пьезоэлектричество, но в этих материалах эффект проявляется иначе, чем соответствующий эффект в сегнетоэлектрические полимеры. В сегнетоэлектрических полимерах напряжение в 3-м направлении в основном уменьшает расстояние между молекулярными цепочками из-за относительно слабых ван-дер-ваальсовых и электростатических взаимодействий между цепями по сравнению с сильными ковалентными связями внутри цепи. Таким образом, уменьшение толщины приводит к увеличению дипольной плотности и, таким образом, к увеличению заряда на электродах, что дает отрицательный коэффициент d33 из-за дипольной плотности (или вторичного) пьезоэлектричества. В ячеистых полимерах (сегнетоэлектретах) напряжение в 3-м направлении также уменьшает толщину образца. Уменьшение толщины происходит преимущественно поперек пустот, макроскопические дипольные моменты уменьшаются, как и заряды электродов, давая положительное значение d33 (собственное или прямое (квази) пьезоэлектричество).[2][3]

Новые возможности

В последние годы были разработаны альтернативы пенопластовым сегнетоэлектретам. В новых полимерных системах необходимые полости формируются, например, с помощью штампы, шаблоны, лазерная резка и др. Термоформирование слоистых систем из электретных пленок привело к термически более стабильным сегнетоэлектретам.[4][5][6]

Примечания

  1. ^ Меллингер, Аксель; Вегенер, Майкл; Виргес, Вернер; Маллепалли, Раджендар Редди; Герхард-Мултхаупт, Реймунд (2006). «Термическая и временная стабильность ферроэлектретных пленок из ячеистых композитов полипропилен / воздух». Сегнетоэлектрики. 331 (1): 189–199. Дои:10.1080/00150190600737933. ISSN  0015-0193.
  2. ^ Lindner, M .; Hoislbauer, H .; Schwodiauer, R .; Bauer-Gogonea, S .; Бауэр, С. (2004). «Заряженные ячеистые полимеры с« сегнетоэлектрическим »поведением». IEEE Transactions по диэлектрикам и электроизоляции. 11 (2): 255–263. Дои:10.1109 / TDEI.2004.1285895. ISSN  1070-9878.
  3. ^ Хилленбранд, Иоахим; Сесслер, Герхард М. (2004). «Высокочувствительные пьезоэлектрические микрофоны на основе многослойных ячеистых полимерных пленок (L)». Журнал акустического общества Америки. 116 (6): 3267–3270. Дои:10.1121/1.1810272. ISSN  0001-4966.
  4. ^ R.A.C. Алтафим; H.C. Бассо; РЭП. Алтафим; Л. Лима; РЕЗЮМЕ. де Акино; L.G. Нето; Р. Герхард-Мультхаупт (2006). «Пьезоэлектреты из термоформованных пузырьковых структур из фторполимерно-электретных пленок». IEEE Transactions по диэлектрикам и электроизоляции. 13 (5): 979–985. Дои:10.1109 / TDEI.2006.247822.
  5. ^ Чжан, X .; Hillenbrand, J .; Сесслер, Г. М. (2007). «Сегнетоэлектреты повышенной термостойкости из плавленых фторуглеродных слоев». Журнал прикладной физики. 101 (5): 054114. Дои:10.1063/1.2562413. ISSN  0021-8979.
  6. ^ Альтафим, Руй Альберто Пизани; Цю, Сюньлинь; Виргес, Вернер; Герхард, Реймунд; Альтафим, Руй Альберто Корреа; Бассо, Эйтор Кьюри; Дженнингер, Вернер; Вагнер, Иоахим (2009). «Пьезоэлектреты из фторэтиленпропилена на основе шаблона с трубчатыми каналами для преобразователей». Журнал прикладной физики. 106 (1): 014106. Дои:10.1063/1.3159039. ISSN  0021-8979. S2CID  122627574.

Рекомендации

  • Герхард-Мультхаупт, Р. (2002). «Меньше может быть больше. Отверстия в полимерах приводят к новой парадигме пьезоэлектрических материалов для электретных преобразователей». IEEE Transactions по диэлектрикам и электроизоляции. 9 (5): 850–859. Дои:10.1109 / TDEI.2002.1038668. ISSN  1070-9878.
  • Бауэр, Зигфрид; Герхард-Мультхаупт, Реймунд; Сесслер, Герхард М. (2004). «Сегнетоэлектреты: мягкие электроактивные пены для преобразователей». Физика сегодня. 57 (2): 37–43. Дои:10.1063/1.1688068. ISSN  0031-9228.
  • Вегенер, Майкл; Бауэр, Зигфрид (2005). "Микрошури в ячеистых полимерах: путь к мягким материалам пьезоэлектрического преобразователя с помощью сконструированных макроскопических диполей". ХимФисХим. 6 (6): 1014–1025. Дои:10.1002 / cphc.200400517. ISSN  1439-4235. PMID  15887192.
  • Бауэр, С. (2006). «Пьезо-, пиро- и ферроэлектреты: мягкие преобразовательные материалы для электромеханического преобразования энергии». IEEE Transactions по диэлектрикам и электроизоляции. 13 (5): 953–962. Дои:10.1109 / TDEI.2006.247819.