¿Qué son los materiales ferroeléctricos?
Los materiales ferroeléctricos son materiales que poseen una polarización de carga natural que puede ser revertida por un campo eléctrico externo, conocido como el proceso de conmutación. La propiedad de la ferroelectricidad se conoce desde 1921 y, a partir de 2011, se ha demostrado que más de 250 compuestos muestran tales características. La investigación se ha centrado en el titanato de plomo, PbTiO 3 y compuestos relacionados. De los materiales ferroeléctricos estudiados a partir de 2011, todos han demostrado ser materiales piezoeléctricos. Esto significa que si la presión mecánica u otras formas de estrés energético del audio o la energía de la luz se aplican a dichos compuestos, generarán electricidad.
Las aplicaciones de la ferroelectricidad abarcan un amplio espectro de dispositivos electrónicos, desde componentes de circuitos como condensadores y termistores hasta dispositivos con capacidades electro-ópticas o de ultrasonido. Una de las arenas más activamente investigadas para materiales ferroeléctricos es la de la memoria de la computadora. Diseñar los materiales a escala nanométrica produce lo que se conoce como nanodominios de vórtice que no requieren un campo eléctrico para cambiar la polarización. Varios sistemas universitarios estatales en los Estados Unidos que trabajaron juntos hasta 2011 con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley están perfeccionando el material, que requeriría mucha menos energía eléctrica que las unidades de computadora magnéticas tradicionales. También sería una forma de memoria de datos de estado sólido que funciona mucho más rápido y con mayor capacidad de almacenamiento que la memoria flash actualmente en el mercado, con el potencial de algún día almacenar sistemas operativos y software completos, lo que hace que el arranque de la computadora y las velocidades de procesamiento sean mucho mayores. mayor
El efecto ferroeléctrico toma su nombre del ferromagnetismo, que describe materiales magnéticos permanentes basados en hierro que se encuentran en la naturaleza. Sin embargo, esto es un nombre poco apropiado, ya que la mayoría de los materiales ferroeléctricos no se basan en el elemento hierro. Las sales de ácido titánico derivadas del dióxido de titanio constituyen muchos de los principales materiales ferroeléctricos en investigación. Estos incluyen titanato de bario, BaTiO 3 , titanato de circonato de plomo, PZT o compuestos relacionados como nitrato de sodio, NaNO 2 .
El PZT es el material ferroeléctrico más utilizado en la industria a partir de 2011. Es un material híbrido entre el titanato de plomo ferroeléctrico y el circonato de plomo anti-ferroeléctrico, que permite que las fórmulas para el material sean diseñadas más cerca de uno u otro extremo del ferroeléctrico o espectro anti-ferroeléctrico Dado que PZT puede ajustarse por su sensibilidad a campos mecánicos, de audio o eléctricos, y dado que es un material cerámico fácilmente moldeable, moldeado y cortado, a menudo se usa para sensores y transmisores pasivos en frecuencias muy específicas.