فلکسوالکتریسیته در مواد جامد: سازوکار، تئوری، ضرایب و کاربردها

Abstract

فلکسوالکتریسیته را می­توان یک اثر جفت­شدگی الکترومکانیکی کلی بین قطبش الکتریکی و گرادیان کرنش و برعکس، گرادیان میدان الکتریکی و کرنش الاستیک توصیف نمود. این پدیده می­تواند به‌عنوان یک اثر مرتبه بالاتر نسبت به پیزوالکتریسیته که پاسخ قطبش به کرنش می­باشد؛ در نظر گرفته شود. به هر حال، در مقیاس نانو، که گرادیان­های کرنش بزرگ انتظار می­رود، اثر فلکسوالکتریک قابل توجه است. اثر اندازة مربوط به گرادیان نشان می­دهد که اهمیت اثر فلکسوالکتریک در سیستم­های میکرو و نانو، قابل مقایسه با پیزوالکتریسیته و حتی فراتر از آن است. به‌علاوه، فلکسوالکتریسیته برخلاف پیزوالکتریسیته در هر ماده با هر تقارنی یافت می­شود. این بدان معناست که در مقایسه با پیزوالکتریسیته که در مواد با تقارن مرکزی، نامعتبر و غیرکاراست، آثار فلکسوالکتریسیته در تمامی مواد و سیستم­های زیستی وجود دارد. این ویژگی­ها سبب رشد فزایندة علاقه و تحقیقات به فلکسوالکتریسیته در دهة اخیر شده است. هم‌اکنون، در پژوهش­هایی نقش فلکسوالکتریسیته در فیزیک دی­الکتریک­ها مورد بررسی قرار گرفته و برای کاربردهای عملی امیدوارکنندة نشان داده است. از طرف دیگر، اختلاف نتایج تئوری و تجربی نشان از درک محدود در این زمینه دارد. این پژوهش به بررسی و مرور دانش فعلی در زمینة فلکسوالکتریسیته در جامدات می‌­پردازد.