鐵電體的電致伸縮效應

   電致伸縮效應是指介電體(ti) 在電場作用下，由誘導極化而引起的形變。試驗表明，當外電場較大時，誘導極化所引起的應變與(yu) 極化強度的平方成正比，它是一種平方效應。電致伸縮效應的形變與(yu) 外電場的方向無關(guan) 。

   前已述及，逆壓電效應隻產(chan) 生於(yu) 壓電體(ti) ，形變與(yu) 外電場呈線性關(guan) 係，而且隨外電場反向而改變符號。所以，電致伸縮效應和逆壓電效應有著明顯的差異，這二者之間不能混淆。由熱力學關(guan) 係，可以得到鐵電體(ti) 的電致伸縮方程為(wei)

式中，S^P_ij為(wei) 極化強度恒定時的彈性柔順係數；Q_imn為(wei) 電致伸縮常數，它是一個(ge) 四階張量；β^T_mn為(wei) 自由介電隔離率，它是對稱二階張量；表示介電體(ti) 的電場隨電位移矢量變化的係數，即

弛豫型（或擴散型相變）鐵電體(ti) 具有很高的電致伸縮效應，在外電場誘導下形成的應變x（△l/l）與(yu) 電場E（或極化P）之間的關(guan) 係可簡單地表示為(wei) x=ME²（或QP²），Q（或M）為(wei) 電致伸縮係數，亦可用x=QC²來表達，其中C為(wei) 居裏一外斯常數。盡管弛豫鐵電體(ti) 具有較小的電致伸縮係數Q值，但具有很高的介電常數，可以達到10⁴以上，遠大於(yu) 一般常用的PZT和BaTiO₃基壓電陶瓷，且隨溫度的變化比較平緩。在介電常數的極值溫度上下，隻需施加不大的電場，便能誘發出很高的極化強度，其值接近材料所固有的自發極化強度，然而當電場去除後，材料卻不像正常鐵電體(ti) 那樣仍存在剩餘(yu) 極化，因而也沒有壓電效應。注意到鐵電體(ti) 本身由於(yu) 結構方麵的特征，自發地處在高度極化狀態，極化強度值要比普通電介質在接近於(yu) 擊穿電場下的數值高得多。而電致伸縮應變是和材料極化強度的平方成正比的，這就是弛豫型鐵電體(ti) 有很高的電致伸縮效應的原因。例如，以铌鎂酸鉛為(wei) 代表的一大類弛豫型鐵電陶瓷在相當寬的溫度範圍內(nei) 具有很大的電致伸縮效應，應變量可達10^-3以上，如圖為(wei) 該材料的應變電場曲線。