विशेष गुणों वाले डाइलेक्ट्रिक्स - फेरोइलेक्ट्रिक्स और इलेक्ट्रिक्स

शब्द के सामान्य अर्थ में डाइलेक्ट्रिक्स ऐसे पदार्थ हैं जो बाहरी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की क्रिया के तहत एक विद्युत क्षण प्राप्त करते हैं। डाइलेक्ट्रिक्स में, हालांकि, ऐसे हैं जो पूरी तरह से असामान्य गुण प्रदर्शित करते हैं। विशेष गुणों वाले इन डाइलेक्ट्रिक्स में फेरोइलेक्ट्रिक्स और डाइलेक्ट्रिक्स शामिल हैं। इन पर आगे चर्चा की जाएगी।

फेरोइलेक्ट्रिक्स

पदार्थ का स्वतःस्फूर्त या सहज ध्रुवीकरण पहली बार 1920 में रोशेल नमक क्रिस्टल और बाद में अन्य क्रिस्टल में खोजा गया था। हालांकि, इस संपत्ति को प्रदर्शित करने वाले पहले खुले ढांकता हुआ रोशेल नमक के सम्मान में, ऐसे पदार्थों के पूरे समूह को फेरोइलेक्ट्रिक्स या फेरोइलेक्ट्रिक्स कहा जाने लगा। 1930-1934 में, इगोर वासिलीविच कुरचटोव के नेतृत्व में लेनिनग्राद भौतिकी विभाग में डाइलेक्ट्रिक्स के सहज ध्रुवीकरण का विस्तृत अध्ययन किया गया था।

यह पता चला कि सभी फेरोइलेक्ट्रिक्स शुरू में फेरोइलेक्ट्रिक गुणों के एक स्पष्ट अनिसोट्रॉपी का प्रदर्शन करते हैं, और ध्रुवीकरण को केवल एक क्रिस्टल अक्ष के साथ देखा जा सकता है।आइसोट्रोपिक डाइलेक्ट्रिक्स में उनके सभी अणुओं के लिए समान ध्रुवीकरण होता है, जबकि अनिसोट्रोपिक पदार्थों के लिए, ध्रुवीकरण वैक्टर अलग-अलग दिशाओं में भिन्न होते हैं। वर्तमान में, सैकड़ों फेरोइलेक्ट्रिक्स की खोज की जा चुकी है।

फेरोइलेक्ट्रिक्स को निम्नलिखित विशेष गुणों द्वारा प्रतिष्ठित किया जाता है। एक निश्चित तापमान सीमा में उनका ढांकता हुआ निरंतर ई 1000 से 10000 की सीमा में होता है और लागू इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र की ताकत के आधार पर बदलता है और गैर-रैखिक रूप से भी बदलता है। यह तथाकथित की अभिव्यक्ति है डाइलेक्ट्रिक हिस्टैरिसीस, आप फेरोइलेक्ट्रिक-एक हिस्टैरिसीस वक्र के ध्रुवीकरण वक्र को भी प्लॉट कर सकते हैं।

फेरोइलेक्ट्रिक का हिस्टैरिसीस वक्र चुंबकीय क्षेत्र में फेरोमैग्नेट के लिए हिस्टैरिसीस लूप के समान होता है। यहां एक संतृप्ति बिंदु है, लेकिन आप यह भी देख सकते हैं कि बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में भी, जब यह शून्य के बराबर होता है, तो क्रिस्टल में कुछ अवशिष्ट ध्रुवीकरण मनाया जाता है, जिसे खत्म करने के लिए एक विपरीत दिशा में जबरदस्त बल लगाना होगा। नमूने के लिए आवेदन किया।

फेरोइलेक्ट्रिक्स को एक आंतरिक क्यूरी बिंदु की भी विशेषता है, अर्थात, जिस तापमान पर फेरोइलेक्ट्रिक अपने अवशिष्ट ध्रुवीकरण को दूसरे क्रम के चरण संक्रमण के रूप में खोना शुरू कर देता है। रोशेल नमक के लिए, क्यूरी पॉइंट तापमान +18 से +24ºC की सीमा में है।

एक ढांकता हुआ में फेरोइलेक्ट्रिक गुणों की उपस्थिति का कारण पदार्थ के कणों के बीच मजबूत बातचीत के परिणामस्वरूप सहज ध्रुवीकरण होता है। पदार्थ न्यूनतम संभावित ऊर्जा के लिए प्रयास करता है, जबकि तथाकथित संरचनात्मक दोषों की उपस्थिति के कारण, क्रिस्टल वैसे भी क्षेत्रों में विभाजित होता है।

नतीजतन, जब कोई बाहरी विद्युत क्षेत्र नहीं होता है, तो क्रिस्टल की कुल विद्युत गति शून्य होती है, और जब एक बाहरी विद्युत क्षेत्र लागू होता है, तो ये क्षेत्र स्वयं को इसके साथ उन्मुख करते हैं। फेरोइलेक्ट्रिक्स का उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग उपकरणों में किया जाता है जैसे वैरिकंड - वेरिएबल कैपेसिटेंस वाले कैपेसिटर।

इलेक्ट्रेट

डाइलेक्ट्रिक्स को डाइलेक्ट्रिक्स कहा जाता है जो ध्रुवीकरण को बंद करने वाले बाहरी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के बाद भी लंबे समय तक ध्रुवीकृत स्थिति बनाए रख सकता है। प्रारंभ में, ढांकता हुआ अणुओं में निरंतर द्विध्रुवीय क्षण होते हैं।

लेकिन अगर इस तरह के एक ढांकता हुआ पिघलाया जाता है और उसके पिघलने पर एक मजबूत स्थायी इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र लगाया जाता है, तो पिघला हुआ पदार्थ के अणुओं का एक महत्वपूर्ण अंश लागू क्षेत्र के अनुसार उन्मुख होगा।अब पिघला हुआ पदार्थ पूरी तरह से ठोस होने तक ठंडा होना चाहिए , लेकिन इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र को पदार्थ के सख्त होने तक कार्य करने की अनुमति है। जब पिघला हुआ पदार्थ पूरी तरह से ठंडा हो जाता है, तो क्षेत्र को बंद कर दिया जा सकता है।

इस प्रक्रिया के बाद जमने वाले पदार्थ में अणुओं का घूमना मुश्किल होगा, जिसका अर्थ है कि अणु अपने अभिविन्यास को बनाए रखेंगे। इस प्रकार इलेक्ट्रीशियन बनाए जाते हैं, जो कुछ दिनों से लेकर कई वर्षों तक ध्रुवीकृत स्थिति बनाए रखने में सक्षम होते हैं। पहली बार इलेक्ट्रेट (थर्मोइलेक्ट्रेट) जापानी भौतिक विज्ञानी योगुची द्वारा कारनौबा वैक्स और रोसिन से इसी तरह से बनाया गया था, यह 1922 में हुआ था।

परावैद्युत का अवशिष्ट ध्रुवीकरण चार्ज कणों को इलेक्ट्रोड में माइग्रेट करके या, उदाहरण के लिए, ध्रुवीकरण के दौरान डाइइलेक्ट्रिक में इलेक्ट्रोड से या इंटरइलेक्ट्रोड गैप से चार्ज किए गए कणों को इंजेक्ट करके क्रिस्टल में अर्ध-द्विध्रुवीय उन्मुखीकरण द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। चार्ज वाहकों को कृत्रिम रूप से नमूने में पेश किया जा सकता है, उदाहरण के लिए इलेक्ट्रॉन बीम विकिरण द्वारा। समय के साथ, इलेक्ट्रेट के आंतरिक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में विश्राम प्रक्रियाओं और आवेश वाहकों की गति के कारण इलेक्ट्रेट के ध्रुवीकरण की डिग्री कम हो जाती है।

सिद्धांत रूप में, किसी भी ढांकता हुआ को इलेक्ट्रेट राज्य में परिवर्तित किया जा सकता है। सबसे स्थिर इलेक्ट्रेट रेजिन और मोम से प्राप्त होते हैं, पॉलिमर और अकार्बनिक डाइलेक्ट्रिक्स से एक पॉलीक्रिस्टलाइन या मोनोक्रिस्टलाइन संरचना के साथ, ग्लास, छलनी आदि से।

एक परावैद्युत को स्थिर इलेक्ट्रेट बनाने के लिए, इसे एक मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में गलनांक तक गर्म किया जाना चाहिए और फिर क्षेत्र को बंद किए बिना ठंडा किया जाना चाहिए (ऐसे इलेक्ट्रेट को थर्मोइलेक्ट्रेट कहा जाता है)।

आप एक मजबूत विद्युत क्षेत्र में नमूने को रोशन कर सकते हैं, इस प्रकार फोटोइलेक्ट्रिक्स का उत्पादन कर सकते हैं। या रेडियोधर्मी प्रभाव - रेडियोइलेक्ट्रिक्स से विकिरणित करें। बस इसे एक बहुत मजबूत इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र में रखें - आपको एक इलेक्ट्रोइलेक्ट्रेट मिलता है। या एक चुंबकीय क्षेत्र में - एक मैग्नेटोइलेक्ट्रेट। विद्युत क्षेत्र में कार्बनिक विलयन का जमना क्रायोइलेक्ट्रेट है।

मेथनॉल इलेक्ट्रेट बहुलक के यांत्रिक विरूपण द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। घर्षण के माध्यम से - ट्राइबोइलेक्ट्रिक्स। कोरोना इलेक्ट्रेट कोरोना डिस्चार्ज की कार्रवाई के क्षेत्र में हैं। इलेक्ट्रेट पर प्राप्त एक स्थिर सतह आवेश 0.00000001 C/cm2 के क्रम का होता है।

कंपन सेंसर, माइक्रोफोन, सिग्नल जनरेटर, इलेक्ट्रोमीटर, वोल्टमीटर आदि में निरंतर इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र के स्रोतों के रूप में विभिन्न मूल के इलेक्ट्रेट का उपयोग किया जाता है। वे डोसिमीटर, मेमोरी डिवाइस में संवेदनशील तत्वों के रूप में पूरी तरह से काम करते हैं। गैस फिल्टर, बैरोमीटर और हाइग्रोमीटर में फोकसिंग डिवाइस के रूप में। विशेष रूप से, इलेक्ट्रोफोटोग्राफी में फोटोइलेक्ट्रेट का उपयोग किया जाता है।