電介質與鐵電體
電致伸縮
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把任意一種絕緣材料放進強電場裡,它不只會極化——還會非常輕微地改變形狀。當電場把正負電荷往相反方向拽、分子紛紛排齊時,材料便擠壓或拉伸了那麼一丁點。這種在電場下隱隱發生的、每一種電介質都有的形變,就是電致伸縮。
和壓電效應不同(壓電只有某些一頭偏的晶體才有),電致伸縮是普遍的——每一種電介質都會,因為把電荷拉開總會讓原子之間的間距稍稍重排。形狀的改變正比於電場的平方,這帶來一個意味深長的後果:把電場的方向反過來,形變並不會跟著反過來。無論你把電場往哪一邊推,材料都朝同一個方向應變。
這之所以重要,是因為電致伸縮材料能做出精密而安靜的致動器,用在精細定位平台、自適應光學之類的地方。要記住的關鍵對照是:壓電晶體在一個電場方向下伸長、在反方向下收縮,它的運動跟著電場的正負走;而電致伸縮材料無論電場正負,永遠朝同一個方向形變。要誠實地補一句:這效應通常極其微小,所以只在強場下、或在專門調過的材料裡才真正有意義。
某些電致伸縮陶瓷被用作光學儀器裡的超精細致動器:變化的電壓讓它們膨脹僅僅幾十億分之一米,卻足以極其精確地輕推一面鏡子。把電壓反過來,它們還是朝同樣的方式膨脹——這道指紋,正好把電致伸縮和壓電效應區分開來。
電致伸縮致動器無論電壓朝哪個方向,都朝同樣的方式形變。
電致伸縮在每一種電介質中都會發生,且對電場是偶的——反轉電場,形變不變;而壓電效應只在非對稱晶體中發生,並隨電場反轉。
又稱
另見