Předmět Feroelektrika a piezoelektrika (MTI / FAP)

Na serveru studentino.cz naleznete nejrůznější studijní materiály: zápisky z přednášek nebo cvičení, vzorové testy, seminární práce, domácí úkoly a další z předmětu MTI / FAP - Feroelektrika a piezoelektrika, Fakulta mechatroniky a MIS, Technická univerzita v Liberci (TUL).

Materiál	Typ	Datum	Počet stažení

Obsah

Přednášky:1. Historie výzkumu feroelektrických a piezoelektrických materiálů a vývoje jejich aplikací; Vektorový prostor, lineární ortogonální transformace souřadnic v euklidovském prostoru; Transformační vlastnosti tenzorů, řád tenzoru.2. Popis tepelných, elektrických, magnetických a mechanických stavových veličin materiálu pomocí tenzorů; Popis materiálových vlastností pomocí tenzorů, Voightova konvence.3. Analýza vektorových a tenzorových polí; aplikace na elektrostatiku dielektrik, Maxwellovy rovnice; Rovnice teorie pružnosti dielektrik; Energie elektrického pole a elastické deformace dielektrika.4. Struktura krystalů, periodické uspořádání atomů, krystalová mříž, symetrie krystalové mřížky, symetrické podmínky pro existenci piezoelektrického jevu;5. Základy termodynamiky pevných látek, piezoelektrický jev v pevných látkách, termodynamické potenciály a stavové rovnice, definice materiálových konstant.6. Tepelné, elastické, dielektrické, piezoelektrické, pyroelektrické a elektrostrikční vlastnosti pevných látek, vztahy mezi materiálovými konstantami, Heckmannův diagram.7. Dynamika krystalové mříže, disperze mechanických vln, fonony; Polarizovatelnost a permitivita, Clausiův-Mossottiho vztah;8. Vznik feroelektrického stavu z hlediska mikrostruktury materiálu: Měkké módy u fázových přechodů, Lyddane-Sachs-Tellerův vztah.9. Landauova teorie termodynamického popisu feroelektrických fázových přechodů, termodynamický potenciál, parametr uspořádání.10. Devonshirova teorie termodynamického popisu feroelektrického fázového přechodu ve víceosém feroelektriku - barium titanátu.11. Ginsburgova korekce termodynamického popisu feroelektrického fázového přechodu v okolí teploty fázového přechodu, vznik a vlastnosti feroelektrických domén.12. Feroelektrické monokrystalické, polykrystalické (keramické) a polymerní materiály; piezoelektrické keramické materiály, polarizace keramik; Relaxorová feroelektrika.13. Tenké feroelektrické filmy, metody výroby a charakterizace.14. Sekundární feroika; multiferoika, magnetoelektrický jev.Laboratorní cvičení:1. Transformace tenzoru 2. řádu, analýza vlastností lineárních ortogonálních transformací2. Experimentální určení makroskopických stavových veličin a materiálových parametrů3. Elektrostatika dielektrik, elektrické pole uvnitř polarizované koule a jeho energie, odvození Lorentzova pole4. Bodové grupy symetrií, vztahy mezi komponentami tenzoru 2. řádu5. Legenderova transformace termodynamických potenciálů, makroskopická interpretace6. Permitivita mechanicky upnutého a volného vzorku, vztahy mezi elastickými koeficienty7. Experimentální demonstrace pyroelektrického jevu, určení pyroelektrických koeficientů8. Změny symetrie krystalové mříže při různých fázových přechodech, dynamika krystalové mříže9. Aplikace Landauovy teorie na KDP; nevlastní a pseudo-vlastní feroelektrika10. Měření hysterezní smyčky feroelektrického tenkého filmu11. Výpočet elektrostatického pole a jeho energie v periodické doménové struktuře, rovnovážná doménová struktura.12. Výpočet makroskopické symetrie polarizovaných nebo orientovaných piezoelektrických keramik13. Vliv doménové struktury na makroskopické vlastnosti krystalu.14. Zápočet

Získané způsobilosti

Feroelektrika a piezoelektrika patří mezi materiály, které díky svým fyzikálním vlastnostem otevírají nové možnosti v návrhu funkčních prvků inteligentních systémů. Student při absolvovaní předmětu získá informace o jevech využívaných v konstrukci těchto prvků, tyto jevy budou vysvětleny kvalitativně i kvantitativně a budou nastíněny aspekty související s jejich aplikacemi v zařízeních.

Literatura

Strukov, A. M., Levanyuk, A. P. Ferroelectric Phenomena in Crystals. Springer, Geidelberg, 1998. Zelenka, J. Piezoelektrické rezonátory. Academia, Praha, 1983. Barfoot, J. C., Taylor, G. W. Polar Dielectrics and Their Applications. McMillan Press, 1979. Bálek, R., Košek, M., Taraba, O., Zelenka, J. Povrchové akustické vlny. Academia, Praha, 1986. Lines, M. E., Glass, A. M. Principles and Applications of Ferroelectrics and Related Materials. Clarendon Press, 1979. Kittel, Ch. Úvod do fyziky pevných látek. Academia, Praha, 1985.

Požadavky

Podmínkou zápočtu je aktivní účast na laboratorních cvičeních. Zkouška je písemná a ústní.

Garant

doc. Ing. Pavel Mokrý, Ph.D.

Vyučující

doc. Ing. Pavel Mokrý, Ph.D.doc. Ing. Pavel Mokrý, Ph.D.