配合物铁电的性质

电介质的极化： 电介质的极化：
在电介质材料中起主要作用的是被束缚着的电 荷。在电场的作用下正、负电荷尽管可以逆向 移动，但它们不能挣脱彼此的束缚而形成电流， 只能产生微观尺度的相对位移，称为电极化 介电系数是综合反映介质内部电极化行为的一 个主要宏观物理量 极化的本质： 极化的本质： 介质内质点（原子、分子、离子）正负电 重心分离而转变成偶极子。
介电损耗 理想电容器：在充电时储存电能， 理想电容器：在充电时储存电能，放电时又将 储存的电能全部释放出来， 储存的电能全部释放出来，它在交变电场作用 下没有能量的损耗。 下没有能量的损耗。 介质电容器：受交变电场作用时， 介质电容器：受交变电场作用时，偶极子取向 需要克服分子间的摩擦力等原因， 需要克服分子间的摩擦力等原因，在每一周期 中获得的电场能量必定有一部分以热的形式损 耗掉 tanδ －介电损耗：介电损耗的大小不仅与介电 tanδ 材料相关，而且与电场频率有关
铁电体是如何分类的？
（1）按相变的微观结构分：
位移型相变铁电体： 非水溶性的硬铁电体属于位移型相变铁电体，具有 氧八面体结构。典型物质有钛酸钡、铌酸镉、铌酸 锶。成因是：居里点以下，氧八面体中心离子产生 偏心位移而形成偶极子，而氧离子则使偶极子之间 耦合，产生自发式极化。 有序无序型铁电体： 水溶性的软铁电体属于此类铁电体。成因是：氢键 的协调作用而使偶极子自发地有序排列从而产生自 发极化。 此类方法方便于分析理解铁电性的起因。
介电反常： 介电反常：临界特征
铁电体的介电性质、弹性性质、光学性质 和热学性质等在居里点附近都要出现反常现象， 其中研究的最充分的是“介电反常”。因为铁电 体的介电性质是非线性的，介电常数随外加电场 的大小而变，所以一般用电滞回线中在原点附近 的斜率来代表铁电体的介电常数，实际测量介电 常数时外加电场很小。大多数铁电体的介电常数 在居里点附近具有很大的数值，其数量级可达 104-105，此即铁电体在临界温度的“介电反 常”。
•相对介电系数：带有电介质的电容C与不带有 相对介电系数：带有电介质的电容C 电介质（真空）的电容C0之比 电介质（真空）的电容C0之比
C εr = C0
无量纲的正数
介电击穿：各种电介质都有一定的介电强度， 介电击穿：各种电介质都有一定的介电强度， 不允许外电场无限加大。当电场足够高时， 不允许外电场无限加大。当电场足够高时，通过 电介质的电流是如此之大， 电介质的电流是如此之大，致使电介质实际上变 为导体，有时还能造成材料的局部熔化、 为导体，有时还能造成材料的局部熔化、烧焦和 挥发 介电强度： 介电强度：是指电介质不发生电击穿条件下 可以存在的最大电位梯度，单位为V·mm可以存在的最大电位梯度，单位为V·mm-1 通常在两导电极板之间放置电介质， 通常在两导电极板之间放置电介质，是为了使极 板间可承受的电位差能比空气介质承受的更高
（2）按结晶化学分类
含有氢键的晶体： 这类晶体通常是从水溶液中生长出来的，故常被称 为水溶性铁电体，又叫软铁电体。典型物质： 磷 酸二氢钾（KDP）、三甘氨酸硫酸盐（TGS）、 罗息盐（RS）。 双氧化物晶体 这类晶体是从高温熔体或熔盐中生长出来的，又称 为硬铁电体．其中很多是以氧离子八面体为基本结 构单元的，并在氧离子间隙中填有高价正离子。典 型物质有：BaTiO3
铁电体的研究历史与现状
1920年，法国人瓦拉赛克 （Valasek）发现罗息盐 （酒石酸钾钠），具有铁电性。 第一阶段： 第一阶段：1920～1939年，发现了两种铁电结构， 即罗息盐和KH2PO4系列。 第二阶段：1940～1958年，铁电唯象理论建立并趋于 第二阶段： 成熟。 第三阶段： 第三阶段：1959～1970’，铁电软模理论出现和基本完 善（软模阶段）。 第四阶段： 第四阶段：1980’ ～今，主要研究各种非均匀系统。
（3）按极化轴多少分类
单晶轴极化：极化只能沿一个晶轴方向极化的铁电 体。典型物质：罗息盐（RS）、磷酸二氢钾（KDP） 多晶轴极化：极化可以沿多个晶轴方向极化的铁电 体。典型物质：BaTiO3等 此分类方法方便铁电畴的研究。
（4）按铁电体在非铁电相时有无对称中心分 类
无对称性铁电体：一般具有压电效应。典型物质钽 铌酸钾（KTN）、磷酸二氢钾（KDP） 有对称性铁电体：一般无压电效应。典型物质： BaTiO3、三苷肽硫酸（TGS） 适用于铁电相变的热力学处理。
铁电体主要特征： 铁电体主要特征：
电滞回线
居里温度
介电反常
电滞回线
OAB表示对未极化样品施加电场E， 随E↑，极化强度不断增加，达到B 点，极化强度饱和，再继续增加E， 极化强度随外电场线性增加。BC线 外推至电场为0，则与纵坐标轴相 交于PS点。PS—自发极化强度。 达到饱和后再减小电场，极化强度 并不是沿原始的极化曲线下降，而 是沿图中CBD变化，在D点电场为0， 但极化强度并没有消失，Pr—剩余 极化强度(Remnant Polarization) 。 只有当电场沿相反方向增加到-Ec 时，极化才变为0，Ec被称之为矫 顽场(Coercive Field) 。继续增加反 向电场可使极化强度达到反向饱和， 再增加到正向饱和。极化强度将完 成图示的回线，称之为电滞回线。
钱粉花
铁电体
有些晶体，它在自然状态下基本晶胞内 存在固有的不对称性，即有自发极化特性， 而且自发极化的方向可因外电场的作用而 转向，这样晶体被称为铁电体．铁电体的 名称并非晶体中含铁，而是因为和铁磁体 具有磁滞回线一样，铁电体具有电滞回线， 铁电体与铁磁体在其它许多性质上也具有 相应的平行类似性，“铁电体”之名即由 此而来。
电介质的极化 电子极化：在外电场 电子极化：在外电场 作用下每个原子中价 电子云相对于原子核 位移 原子（离子）极化： 原子（离子）极化： 外电场引起的原子核 之间的相对位移 取向极化 ：偶极子沿 电场方向择优排列
极化的相关物理量
根据分子的电结构，电介质可分为两大类： 极性分子电介质， 例如H2O、CO等； 例如H CO等； 非极性分子电介质，例如CH He等 非极性分子电介质，例如CH4、He等 结构的主要差别是分子的正、负电荷统计重心 是否重合，即是否有电耦极子。极性分子存在 电耦极矩，其电耦极矩为
电介质的概念及特点
概念：介电材料又称电介质，电介质是在电场作用下 具有极化能力并在其中长期存在电场的一种物质。电 电 介质通常是指电阻率大于10 Ω⋅cm的一类在电场中 介质通常是指电阻率大于1010Ω⋅cm的一类在电场中 以感应而非传导的方式呈现其电学性能的材料 导体、半导体在电场作用下都会发生电荷的自由运动， 而介电材料在有限电场作用下几乎没有自由电荷迁移 电介质体内一般没有自由电荷，具有良好的绝缘性能 电介质又可称为绝缘材料或绝缘体
µ = ql
q为所含电量； L为正负电荷重心距离
几个重要的物理参量
介电系数 介电强度 极化强度 介电损耗
介电系数：一个平板电容器的容量C 介电系数：一个平板电容器的容量C与平板的面积 A成正比，而与 ε成为静态介电常数
A C =ε d
ε代表板间电介质的性能
电滞回线表明，铁电体的极化强度与外电 场之间呈现非线性关系，而且极化强度随外 电场反向而反向。 极化强度反向是电畴反转的结果，所以电 滞回线表明铁电体中存在电畴。 所谓电畴就是铁电体中自发极化方向一致 的小区域，电畴与电畴之间的边界称为畴壁。
居里温度 （ Tc） Tc）
当温度高于某一临界温度时，晶体的铁电性 消失，并且晶格亦发生转变，这一温度是铁电体 的居里点。由于铁电性的出现或消失，总伴随着 晶格结构的改变，所以这是个相变过程。当晶体 从非铁电相（称顺电相）向铁电相过渡时，晶体 的许多物理性质皆呈反常现象。铁电相中自发极 化强度是和晶体的自发电致形变相关，所以铁电 相的晶格结构的对称性要比非铁电相（顺电相） 的为低。如果晶体具有两个或多个铁电相时，表 征顺电相与铁电相之间的一个相变温度，统称为 过渡温度或转变温度。（在此附近时，介电系数 常有迅速陡降的现象）。
由于极化的非线性，铁电体的介电系数不是常 数，而是依赖于外加电场的，一边，以电滞回线中 OA曲线在原点的斜率来代表介电系数，即在测量 介电系数ε时，所加的外电场很小。铁电体在过渡 温度附近，介电系数ε具有很大的值，当温度高于 居里点时，介电系数随温度变化的关系遵守居里-
外斯定律：
式中：C为居里-外斯常数；T为绝对温度；T0为 顺电居里温度，或称居里-外斯温度。