說說極化與介電常數那些事（ZJ-3型精密壓電D33常數測試儀）

電介質是能夠被電極化的絕緣體。電介質的帶電粒子是被原子、 分子的內力或分子間的力緊密束縛著， 因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下， 這些電荷也只能在微觀范圍內移動， 產生極化。在靜電場中， 電介質內部可以存在電場， 這是電介質與導體的基本區別。

電介質包括氣態、液態和固態等范圍廣泛的物質，也包括真空。固態電介質包括晶態電介質和非晶態電介質兩大類，后者包括玻璃、樹脂和高分子聚合物等，是良好的絕緣材料。凡在外電場作用下產生宏觀上不等于零的電偶極矩，因而形成宏觀束縛電荷的現象稱為電極化，能產生電極化現象的物質統稱為電介質。電介質的電阻率一般都很高，被稱為絕緣體。有些電介質的電阻率并不很高，不能稱為絕緣體，但由于能發生極化過程，也歸入電介質。

對電介質特殊效應的理論和應用構成了電介質物理學另一方面的研究內容。這些特殊效應包括：

目前能夠實現功能和測量的設備主要有:

壓電方面：ZJ-3型精密D33測試儀，ZJ-4型寬量程型D33測試儀，ZJ-6型精密D33/D31/D15測試儀，GDPT-900A型變溫壓電D33測試儀

介電方面：GWJDN-1000型高低溫介電測試系統，GWJDN-600型四通道高低溫介電測試儀

鐵電方面：ZT-4A鐵電測試儀，FE-5000型鐵電材料測試儀，JKTD-1000型鐵電測試儀

熱電材料:  BKTEM-1型熱電材料測試儀 

熱釋放電材料：PRPM-1000熱釋電系數高溫測試系統

制樣方面：PZT-JH10/4型陶瓷極化裝置，PZT-JH30/3型復合極化裝置，PZT-JH30/1型PVDF薄膜極化裝置，PVDF-600型連續薄膜極化裝置系統

   ZJ-D33-YP15型壓電陶瓷壓片機.

①壓電效應。一些晶體因受外力而產生形變時，會發生極化現象，在相對兩面上形成異號束縛電荷，稱為壓電效應。壓電晶體種類很多，常見的有石英、酒石酸鉀鈉（羅謝耳鹽）、磷酸二氫鉀（KDP）、磷酸二氫銨（ADP）、鈦酸鋇，以及砷化鎵、硫化鋅等半導體和壓電陶瓷等。壓電晶體的機械振動可轉化為電振動，常用來制造晶體振蕩器，其突出優點是振蕩頻率的高度穩定性，無線電技術中可用來穩定高頻振蕩的頻率，這種振蕩器已廣泛用于石英鐘。壓電晶體還普遍用于話筒、電唱頭等電聲器件中。利用壓電現象可測量各種情形下的壓力、振動和加速度等。

②電致伸縮。是壓電效應的逆效應。一些晶體在電場作用下會發生伸長或縮短形變，稱電致伸縮。利用電致伸縮效應可將電振動轉變為機械振動，常用于產生超聲波的換能器，以及耳機和高音喇叭等。

③駐極體。除去外電場或外加機械作用后，仍能長時間保持極化狀態的電介質稱為駐極體。駐極體同時具有壓電效應和熱電效應。技術上大多采用極性高分子聚合物作為駐極體材料。駐極體能產生30千伏/厘米的強電場。駐極體能存儲電荷的性能已被用于靜電攝影術和吸附氣體中微小顆粒的氣體過濾器。

④熱電效應。具有自發極化造成的宏觀電偶極矩，并具有較大熱脹系數的晶體稱為熱電晶體。處于自發極化狀態的熱電晶體，在電偶極矩正、負兩端表面上本來存在著由極化形成的束縛電荷，但由于吸附了空氣中的異號離子而不表現出帶電性質。當溫度改變時，熱電晶體的體積發生顯著變化，從而導致極化強度的明顯改變，破壞了表面的電中性，表面所吸附的多余電荷將被釋放出來，此現象稱為熱電效應。經人工極化的鐵電體和駐極體都具有熱電效應。熱電效應已用于紅外線探測和熱成像技術。

⑤電熱效應。熱電效應的逆效應，具有電熱效應的電介質（多為駐極體）稱為電熱體。在絕熱條件下借助于外電場改變電熱體的永久極化強度時，它的溫度會發生變化，此稱為電熱效應。絕熱去極化可降低溫度，與絕熱去磁法（見磁熱效應）一樣可用來獲得超低溫。常用的電熱材料有鈦酸鍶陶瓷和聚偏氟乙烯（PVF）等駐極體。

⑥電光效應。某些各向同性的透明電介質在電場作用下變成光學各向異性的效應。

⑦鐵電性。在一些電介質晶體中存在許多自發極化的小區域，每個自發極化的小區域稱為鐵電疇，其線度為微米數量級。同一鐵電疇內各個電偶極矩取向相同，不同鐵電疇的自發極化方向一般不同，因而宏觀上總的電偶極矩為零。在外電場作用下各鐵電疇的極化方向趨于一致，極化強度P與電場強度E有非線性關系。在峰值固定的交變電場反復作用下，P與E的關系曲線類似于磁滯回線（見鐵磁性），稱為電滯回線。以上性質稱為鐵電性，具有鐵電性的電介質稱鐵電體。當溫度升高到某一臨界值Tc時，鐵電疇互解，鐵電性消失，鐵電體轉變為普通順電性電介質，Tc稱為鐵電居里溫度。鐵電體具有很高的電容率。鐵電體必定同時具有壓電性和熱電性。

⑧鐵彈性。一些晶體在其內部能形成自發應變的小區域，稱為鐵彈疇，同一鐵彈疇內的自發應變方向（疇態）相同，任兩個鐵彈疇的疇態相同或呈鏡面對稱。外加應力可使鐵彈疇從一個疇態過渡到另一疇態。外應力改變時，應變滯后于應力變化，且應力與應變是非線性關系。在周期性外應力作用下，應變與應力的關系曲線類似于磁滯回線，稱為力滯回線。以上性質稱為鐵彈性，具有鐵彈性的電介質稱為鐵彈體。鐵彈體的電容率、折射率、電導率、熱脹系數、導熱系數、彈性模量和電致伸縮率等因方向而異，且這種方向性會隨應力而變，利用這些特點在制造力敏器件上有著廣泛的應用前景。

在電工技術中，電介質主要用作為電氣絕緣材料，故電介質亦稱為電絕緣材料。隨著科學技術的發展，發現一些電介質具有與極化過程有關的特殊性能。如不具有對稱中心的晶體電介質，在機械力的作用下能產生極化，即壓電性；不具有對稱中心，而具有與其他方向不同的唯一的極軸晶體存在自發極化，當溫度變化能引起極化，即具有熱釋電性；當自發極化偶極矩能隨外施電場的方向而改變，它的極化強度與外施電場的關系曲線與鐵磁材料的磁化強度與磁場的關系曲線極為相似，即具有電滯曲線(鐵電性)。具有壓電性、熱釋電性、鐵電性的材料分別稱為壓電材料、熱釋電材料、鐵電材料。這些具有特殊性能的材料統稱為功能材料。它是電介質的一個重要組成部分。可用作機械、熱、聲、光、電之間的轉換，在國防、探測、通信等領域具有極為重要的用途。