2014年1月31日
Piezoelectrics-亚博网站下载materials改变机械应力和电在现代生活中到处都是。计算机硬盘驱动器。大声的扬声器。医学超声。声纳。虽然压电材料是一种广泛使用的技术,主要有空白我们理解它们是如何工作的。
现在,研究人员在国家标准与技术研究院(NIST)和加拿大西蒙弗雷泽大学相信他们终于了解为什么这些材料的主要课程之一,被称为张弛振荡器,从休息和行为以截然不同的方式表现出最大的压电效应。亚博网站下载和发现一只蝴蝶的形状。*
这两个中子散射图像代表单一的纳米结构的中性粒细胞和压电晶体。因为原子在中性粒细胞稍偏离理想位置,漫散射的结果在一个独特的“蝴蝶”形状完全不同于压电陶瓷,原子间距更经常。来源:国家标准
团队研究了两种最常用的压电加剧了铁电和压电和张弛振荡器PMN-which在微小尺度看起来非常相似。都是水晶材料组成的方形单元细胞(晶体)的基亚博网站下载本构建块,包含一个原子和三个氧原子。本质区别是发现在细胞的中心:在压电陶瓷都是随机被一个锆原子或一个钛原子,这两个有相同的电荷,但在中性粒细胞发现铌或锰、具有不同的电荷。不同带电原子产生强大的电场,随机变化从一个细胞到另一个单位在中性粒细胞和其他张弛振荡器,缺席在压电陶瓷。
“PMN-based张弛振荡器和铁电和压电已经知道了几十年,但它很难确定最终它们之间的行为差异的起源,因为它已不可能足够大单的压电晶体生长,”说,NIST中子研究中心(NCNR)的彼得·格林。“我们想要一个基本解释为什么张弛振荡器展览最大的压电效应很长一段时间,因为这将有助于指导努力优化技术价值的财产。”
几年前,西蒙弗雷泽大学的科学家们发现了一种方法,能使晶体压电陶瓷和中性粒细胞晶体的压电陶瓷足够大可以检查首次使用一种统一的工具,允许张弛振荡器的第一个同类对比和铁电体。工具是NCNR的中子束,揭示新细节的原子单位细胞的位置。在压电陶瓷,原子坐或多或少对他们的预期,但是在中性粒细胞,他们的位置偏离预期的姿态寻找格林说可以解释张弛振荡器的基本行为。
“中子散射的中性粒细胞晶体的形状就像一只蝴蝶,”格林说。”给出了一个模糊强度特征,揭示了纳米结构,存在在所有其他PMN-and张弛振荡器用这种方法研究了压电但并不存在。这是我们相信这蝴蝶形状的散射可能张弛振荡器的特性签名。”
额外的测试执行的团队表明,PMN-based张弛振荡器是超过100%对机械刺激更敏感,压电陶瓷相比,另一个首次测量。格林说,他希望这些发现将有助于材料科学家做更多来优化压电体通常的行为。亚博网站下载
* D。费兰,c .股票,J.A. Rodriguez-Rivera,太极,J。里昂,长x, Y。谢,Bokov, z, p . Ganesh点。格林。随机电场在张弛振荡器的作用。美国国家科学院学报》,2014年1月21日。亚博老虎机网登录DOI: 10.1073 / pnas.1314780111。
来源:http://www.nist.gov/