铁电陶瓷中机械压印原子

MarionHöfling审查了单一的水晶

MarionHöfling在成功机械变形后检查单晶。信用:Jurj Koruza

电容器等电陶瓷是电子设备中的必备组件。在其结晶结构中干预可以改变特定性质。因此,例如,化学方法可用于用其​​他原子替换晶格中的单个原子。可以通过更换整个系列原子而不是单个原子来创建稳定的形状。这是第一次通过机械印刷原子的原子地成功地成功地将脱位插入铁电陶瓷中的脱位 - 迄今为止仅在金属中使用的程序。调查结果已发表于科学,着名的期刊。

电热陶瓷世界市场每年均为250亿欧元。这些非常小的部件甚至没有在日常生活中被察觉。单独的智能手机包含600个电容器,3万亿 - 这是每年制造3000亿 - 3000亿美元。许多电陶瓷功能的方式不是基于电流流过材料的方式,而是在小电荷脱位上,称为偏振,在原子直径的级分。大约四分之一的电陶瓷在世界上生产的电陶瓷将这种极化链接到材料的延伸,这又可以调整到准确性原子直径。只有这样的计算机部件和微机器才能构建。

更换原子中的原子系列

通过使用化学干预可以改善电烧制的电陶器的性质,以用他人(赋予常规形状的晶格中的单个原子(赋予) - 一点点像坐在一片充满电影院的黑色和黄色的泽西州FC拜仁慕尼黑粉丝在红色的上衣。但是,在有特殊要求的情况下,例如更高的温度或电压,赋予了较高的原子会失去它的地方(风扇将被推开),很大程度上损害了陶瓷的功能。

单晶与域反射

与域反射的单晶在落日。信用:MarionHöfling

在陶瓷晶格中的单个原子的安装不够稳定,以便复杂的要求,但整个原子系列(位移)的安装是坚固的。在足球榜上,这对应于拜仁粉丝中的一排Borussia球迷。Tu Darmstadt三个工作组的材料科学家正在与瑞士,荷兰和美国的研究小组合作,在这些位移的研究中。

新原子,新物业

“化学方法不再足以进行规划的位移,”杜马斯塔特的非金属无机材料的研究组主管JürgenRödel教授。相反,研究人员成功地机械地实现了流离失所。它们使用了一种过程,其中陶瓷在受控压力和温度条件下机械地变形,因此位移可以在陶瓷中印刷。一种如此的方法与金属微不足道,但直到现在,由于其巨大的硬度,陶瓷在很大程度上被认为是不可能的。加上陶瓷表面非常脆弱,可以容易地破裂。为了克服这些障碍,科学家在1150度下进行了机械印记科尔斯群岛在先前计算的优化方向的单晶中。

此方法现在允许一个有序的新占用的原子行字段。这些系列控制局部极化,负载位错,在材料中。由于印迹系列明显限制极化,即使在非常高的操作条件下也不会丢失结构。在电热陶瓷的操作中,现在由系列(位移)界定的材料区域占用了某些电荷偏移;继续足够的足球比喻,好像拜仁粉丝都要向前或侧面倾斜。由于这些物质区域在高条件下不会改变,因此内部摩擦没有能量,材料行为保持稳定。

这些材料现在可以确保即使在升高的温度下也可以确保一致的性能和增加的能量使用。与此同时,研究人员正在解决必需的成本降低,以便通过几种机械印迹选择流离失所。

参考文献:“通过机械脱位控制批量铁电解中的极化”,由Marionhöfling,仙东Zhou,Lukas M. Riemer,Enrico Bruder,Binzhi Liu,Lin Zhou,Pedro B. Groszewicz,Fangping Zhuo,Bai-Xiang Xu,Karsten Durst,小玉兰,龙丹曼诺维奇,判星Koruza和JürgenRödel,2021年5月28日,科学
DOI:10.1126 / science.abe3810

Reinhart Koselleck项目

DFG已赋予“陶瓷中的流离失所”作为REINHART KOSELLECK项目,五年来125万欧元。该计划旨在自由以获得特别创新的和 - 在积极的感觉 - 危险的研究中,荣誉高度着名的科学家。这是JürgenRödel教授第一次适用于这种类型的DAMSTADT的DFG支持。在相邻的电荷传输领域和陶瓷的可靠性的增加(延性陶瓷),已经存在许多高级出版物和他项目的第一份专利申请。国际研究伙伴的数量目前正在非常迅速增加,并且还包括英格兰,中国和日本的团队。

是第一个评论在“铁电陶瓷中机械印迹原子”。

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