Флексоэлектричество

Поляризация из-за градиента деформации

Флексоэлектричество — это свойство диэлектрического материала, при котором существует связь между электрической поляризацией и градиентом деформации . Флексоэлектричество тесно связано с пьезоэлектричеством , но в то время как пьезоэлектричество относится к поляризации из-за однородной деформации, флексоэлектричество относится конкретно к поляризации из-за деформации, которая изменяется от точки к точке в материале. Эта неоднородная деформация нарушает центросимметрию , что означает, что в отличие от пьезоэлектричества, флексоэлектрические эффекты возникают как в центросимметричных, так и в асимметричных кристаллических структурах. ^[1] Флексоэлектричество — это не то же самое, что сегнетоэластичность . Флексоэлектричество играет важную роль в объяснении многих интересных электромеханических поведений в твердых кристаллических материалах и основных явлений механоэлектрической трансдукции в мягких биоматериалах. ^[2] Самое интересное, что флексоэлектричество — это эффект, зависящий от размера, который становится более значимым в наномасштабных системах, таких как кончики трещин. ^[3]

В общем смысле флексоэлектричество — это генерация поляризации из-за градиента деформации; обратная флексоэлектричество — это когда поляризация, часто из-за приложенного электрического поля, генерирует градиент деформации. Обратное флексоэлектричество — это когда градиент поляризации вызывает деформацию в материале. ^[4]

Электрическая поляризация, вызванная механической деформацией в диэлектрике , определяется выражением ${\displaystyle P_{i}}$ ${\displaystyle \epsilon _{ij}}$

${\displaystyle P_{i}=e_{ijk}\epsilon _{jk}+\mu _{ijkl}{\frac {\partial \epsilon _{jk}}{\partial x_{l}}}}$

где первый член соответствует прямому пьезоэлектрическому эффекту, а второй член соответствует флексоэлектрической поляризации, вызванной градиентом деформации.

Здесь флексоэлектрический коэффициент, , является полярным тензором четвертого ранга и представляет собой коэффициент, соответствующий прямому пьезоэлектрическому эффекту. ${\displaystyle \mu _{ijkl}}$ ${\displaystyle e_{ijk}}$

Смотрите также

• Пьезоэлектричество
• Сегнетоэлектричество
• Ферроэластичность
• Трибоэлектрический эффект

Ссылки

1. Павел Зубко, Густав Каталан и Александр К. Таганцев (2013). «Флексоэлектрический эффект в твердых телах». Annual Review of Materials Research . 43 : 387–421. Bibcode : 2013AnRMS..43..387Z. doi : 10.1146/annurev-matsci-071312-121634. hdl : 10261/99362 .{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
2. Thanh D. Nguyen, Sheng Mao, Yao-Wen Yeh, Prashant K. Purohit, Michael C. McAlpine (2013). «Nanoscale Flexoelectricity». Adv. Mater. 25 (7): 946–974. doi :10.1002/adma.201203852. PMID  23293034. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
3. Хунгуан Ван, Сицзе Цзян, И Ван, Роберт В. Старк, Питер А. ван Акен, Йохен Маннхарт, Ханс Бошкер (2020). «Прямое наблюдение огромной флексоэлектрической поляризации вокруг вершин трещин». Nano Lett. 20 (1): 88–94. doi :10.1021/acs.nanolett.9b03176. PMID  31851827. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
4. Абдоллахи А., Доминго Н., Ариас И., Каталан Г. (2019). «Обратное флексоэлектричество дает большие сигналы микроскопии силы пьезоотклика в непьезоэлектрических материалах». Nature Communications . 10 (1): 1266. Bibcode : 2019NatCo..10.1266A. doi : 10.1038/s41467-019-09266-y . PMC 6427004. PMID  30894544 . 

Внешние ссылки

• Введение в флексоэлектричество Архивировано 2009-03-06 в Wayback Machine