鐵彈性

1969年，日本物理學家相津敬一郎首先用了鐵彈性一詞。他在研究Gd2(MoO4)3晶體位移相變時，發現應變S對應於外力σ的變化有滯後現象，應力與應變呈非線性關係，自發應變方向可因外力場而反向。表征鐵彈性的力滯回線，類似於鐵電體的電滯回線，具有鐵彈性的晶體稱為鐵彈體。

基本介紹

• 中文名：鐵彈性
• 外文名：ferro-elastic
• 提出時間：1969年
• 提出人：日本物理學家相津敬一郎
• 鐵彈體：具有鐵彈性的晶體稱為鐵彈體
• 概念：Gd2(MoO4)3晶體位移相變

晶體結構

鐵彈體的自發應變是由晶體結構決定的。一般認為，自發形變起源於各等同部分原子對的互換位移（1/10┱數量級）。鐵彈體的任何兩個取向態 (疇態)，在無應力作用時，其晶體結構呈鏡面對稱。相應分屬於三斜、單斜、正交、三方和四方等5種晶系共94種，其中兼有鐵電性的鐵電鐵彈體有42種，屬於 1、2、m、3、mm2和 3m等6種點群。

鐵彈相變

鐵彈體從高溫順彈相轉變到低溫鐵彈相時，從高對稱相變為低對稱相的物相變化稱為鐵彈相變，可以是一級相變或二級相變。鐵彈相變的臨界溫度Tc稱為鐵彈居里溫度，如果鐵彈體有兩個或多個鐵彈相（例如Fe₃B₇O₁₃Cl），則溫度最高的鐵彈－順彈相變才稱鐵彈居里溫度，其他鐵彈－順彈相變溫度也稱為過渡溫度。這與鐵磁體和鐵電體有著對應的類似。有些鐵彈體雖然也能顯示鐵電性，但其序參量不是自發極化pS而是點陣參量, pS和介電反常起源於力電耦合和點陣形變的二次效應，所以也稱為非本徵鐵電體。

鐵彈疇

鐵彈體內部自發應變方向一致的區域稱為鐵彈疇，相鄰兩鐵彈疇之間的過渡層稱為疇壁。相變時，疇壁經受相鄰兩疇的等效形變，為了滿足力學相容性要求，鐵彈疇壁的表面能具有較高的各向異性。鐵彈疇可用化學腐蝕法和偏光顯微鏡法等多種方法進行觀察。

套用

鐵彈體的所有偶數階極性張量能隨應力而轉向，其偶數階極性張量與應力間關係呈滯後回線。利用二階張量（自發應變、矯頑應力、介電常數、折射率、電導率、膨脹係數、熱傳導係數）和四階張量（彈性模量、電致伸縮率和光彈性常數）隨應力而轉向的特點，借鐵彈體狀態變化和鐵彈相變導致的物理性能變化，可以作成各種力敏元件。鐵彈半導體 (例如VO₂)、鐵彈超導體（例如 Nb₃Sn）、鐵光彈體和鐵電鐵彈體（例如RS）等新型多功能鐵彈體，在能量轉換、信息變換和存儲等方面都有著廣泛的套用前景。但是由於缺乏性能優越的材料，尚未得到實際套用。

示意圖

圖1中εs為自發應變；σc為矯頑應力。許多具有鐵電性的材料也具有鐵彈性。

圖1