20. Пьезоэлектрики. Пьезоэлектрический эффект. Применение.

Пьезоэлектрики – диэлектрики, которые обладают сильно выраженным пьезоэлектрическим эффектом.

Прямой пьезоэлектрический эффект – явлениеполяризации диэлектрика под действием механических напряжений. Оно было открыто братьями Кюри в 1880 г. Возникающий на каждой из поверхностей диэлектрика эл. заряд изменяется по линейному закону в зависимости от механических усилий: ; , где Q – заряд; D – пьезомодуль; F – сила; S – площадь; - заряд, который приходится на единицу площади; Р – поляризованность; σ – мех. Напряжение в сечении диэлектрика.

Пьезоэлектрический эффект обратим. При обратном пьезоэлектрическом эффекте происходит изменение размеров диэлектрика Δl/l в зависимости от напряжённости эл. поля Е по линейному закону: Δl/l=δ=dE, где δ – относительная деформация.

Деформация пьезоэлектрика зависит от направления эл. поля и меняет знак при изменении направления последнего.

Пьезоэффект наблюдается лишь в веществах с гетерополярной химической связью, т. е. пьезоэлектриками могут быть либо ионные, либо сильнополярные диэлектрики, и обладающие высоким удельным сопротивлением. Все сегнетоэлектрики – пьезоэлектрики. Практическое применение получили монокристаллический кварц, кристаллы сульфата лития, сегнетовой соли, дигидрофосфата аммония, а также ниобат и танталат лития, наиболее широкое применение – сегнетоэлектрическая керамика. Применение: пьезотрансформаторы, резонаторы, мощные ультразвуковые излучатели, телефоны, микрофоны, громкоговорители, слуховые аппараты, датчики давлений, вибраций, ускорений и деформаций.

Физическая химия.

1. Элементы точечной симметрии кристаллов.

Симметрия-св-во геометрических фигур в различн. Положениях приходить в совмещение с первоначальным положением. Элементы:1) ось симметрии-воображаемая линия поворот вокруг которой на угол a=2П/n приводит тело в состояние неотличимое от исходного, n-порядок оси.( несуществует осей 5 порядка).2) плоскость симметр.-плоскость,зеральное отражение в которой приводит тело в состояние неотличимое от исходного(обознач. m). 3) зеркально-поворотная ось-комбинация поворотной оси и плоскости симметрии(обозн- _цифра~). 4)центр симметрии(инверсии)-особая точка внутри тела, характеризующаяся тем,что любая прямая проведенная через нее встречает на своем пути по обе стороны на одинаков. расстоянии одинаков. точки тела. 5) инверсионная ось- ость сочетающ.действие поворотной оси и, совместно и неразрывно, центра симметрии. Точечная группа симметрии(всего их 32,объединяются в 23 кристаллических класса)-совокупность таких операций(эл-тов) симметрии, как поворот,отражение и инверсия.

2.Элементы симметрии внутреннего строения кристаллов. Простые и сложные решетки.

Внутренняя симметрия(трансляционная) –в ней проявляется периодичность решетки,которая отражает внутреннее строение кристаллов. В этой симметр. вводятся 3 некомплонарных вектора a b c, характеризующихся тем,что при смещении решетки на некий вектор T она переходит сама в себя. Если выбрать длины векторов a b c- минимальн. но такими чтобы трансляциями вдоль них можно было получ. всю кристаллич. решетку, то эти вектора будут назыв. основными,или базисными,а их совокупность-трансляционной группой. Кристаллич. решетка «соединяющая» ч-цы в кр-ле- это математическая абстракция и не имеет ни какого отношения к реальному направлению хим. связей. Кристаллич. структура- совокупность крист. решетки и базиса. Параллелепипед,построенный на базисн. векторах-назыв. базисным параллелепипедом. Базисн. парал-д в совокупности с входящ.в него ч-цами –элементраная частица. Элемен. ячейка отраж. внутреннюю структуру идеального кристалла и те его св-ва,которые определяются взаимным располож. ч-ц. Длины ребер базисного парал-да –это основные периоды решетки. Если частицы составл. элементарную ячейку одинаковы по своей химич. природе и одинаково расположены, то такая ячейка назыв. простой или примитивной, если хотя бы 1 условие не выполняется , то элементарн. ячейка(и решетка) называется сложной. Ситнгония-совокупность групп симметрий облад. схожими по симметрии элементарн. ячейками.P-примитивная решетка,I-объемоцентрированная,F-гранецентрированная. A,B,C- базоцентрированная решетка. Точечн.групп-32,кристаллич классов 23, пространственн групп-230, сингоний-7,решеток Браве-14.