Комплексный оксид представляет собой химическое соединение , которое содержит кислород и , по меньшей мере , два других элемента (или кислород и только один другой элемент , который находится в по меньшей мере двух состояниях окисления ). [1] Сложные оксидные материалы отличаются широким спектром магнитных и электронных свойств, таких как ферромагнетизм , сегнетоэлектричество и высокотемпературная сверхпроводимость . Эти свойства часто происходят от их сильно коррелированных электронов на d- или f- орбиталях .
Естественное явление [ править ]
Многие минералы, обнаруженные в земле, представляют собой сложные оксиды. Обычно изучаемые семейства минеральных кристаллов включают шпинели и перовскиты .
Приложения [ править ]
Сложные оксидные материалы используются во множестве коммерческих приложений.
Магниты [ править ]
Магниты из сложного оксидного феррита обычно используются в сердечниках трансформаторов и в индукторах . [2] Ферриты идеально подходят для этих применений, потому что они магнитные, электрически изолирующие и недорогие.
Датчики и приводы [ править ]
Пьезоэлектрические преобразователи и исполнительные механизмы часто изготавливаются из сложного оксида PZT ( цирконат-титанат свинца ). [3] Эти преобразователи используются в таких приложениях, как ультразвуковая визуализация и некоторые микрофоны . ЦТС также иногда используется для пьезоэлектрического зажигания в зажигалок и газовых грилей .
Конденсаторы [ править ]
Сложные оксидные материалы являются преобладающим диэлектрическим материалом в керамических конденсаторах . [4] Ежегодно производится около триллиона керамических конденсаторов для использования в электронном оборудовании.
Топливные элементы [ править ]
Твердооксидные топливные элементы часто используют сложные оксидные материалы в качестве электролитов , анодов и катодов . [5]
Ювелирные изделия из драгоценных камней [ править ]
Многие драгоценные камни, такие как изумруд и топаз , представляют собой кристаллы сложных оксидов. Исторически сложилось так, что некоторые сложные оксидные материалы (такие как титанат стронция , иттрий-алюминиевый гранат и гадолиний-галлий-гранат ) также были синтезированы как недорогие имитаторы алмаза , хотя после 1976 года их в основном затмил кубический цирконий .
Новые электронные устройства [ править ]
По состоянию на 2015 год ведутся исследования по коммерциализации сложных оксидов в новых типах электронных устройств, таких как ReRAM , FeRAM и мемристоры . Сложные оксидные материалы также исследуются на предмет их использования в спинтронике .
Еще одно возможное применение сложных оксидных материалов - сверхпроводящие линии электропередачи . [7] Несколько компаний инвестировали в пилотные проекты, но эта технология не получила широкого распространения.
Обычно изучаемые сложные оксиды [ править ]
- Цирконат титанат свинца ( пьезоэлектрический материал)
- Алюминат лантана ( изолятор с высокой диэлектрической проницаемостью )
- Титанат стронция ( полупроводник с высокой диэлектрической проницаемостью )
- Манганит лантана-стронция (материал с колоссальным магнитосопротивлением )
- Титанат бария ( мультиферроидный материал)
- Феррит висмута (мультиферроидный материал)
- Оксид иттрия-бария-меди ( высокотемпературный сверхпроводник )
- Висмут, стронций, кальций, медь, оксид (высокотемпературный сверхпроводник)
См. Также [ править ]
- Мультиферроики
- Изолятор Мотта
- Колоссальное магнитосопротивление
- Половина металла
- Граница раздела алюминат лантана-титанат стронция
Ссылки [ править ]
- ^ Исихара, Тацуми (2009). Оксид перовскита для твердооксидных топливных элементов . Топливные элементы и водородная энергия (1-е изд.). Springer США. п. 1. DOI : 10.1007 / 978-0-387-77708-5 . ISBN 978-0-387-77708-5.
- Перейти ↑ Goldman, Alex (2006). «Применение и функции ферритов». Современная ферритовая технология (2-е изд.). Springer США. С. 217–226. DOI : 10.1007 / 978-0-387-29413-1_8 . ISBN 978-0-387-28151-3.
- ^ "Что такое" PZT "?" . Американский пьезо . APC International, Ltd . Дата обращения 19 июня 2015 .
- ^ Хо, Дж .; Jow, TR; Боггс, С. (2010). «Историческое введение в конденсаторную технику» . Журнал IEEE по электрической изоляции . 26 : 20–25. DOI : 10.1109 / MEI.2010.5383924 .[1] Архивировано 5 декабря 2016 г., Wayback Machine.
- ^ "Катодный порошок оксида кобальта стронция лантана" . Материалы топливных элементов . Дата обращения 19 июня 2015 .
- ^ "Кулон | V&A Поиск коллекций" . Музей Виктории и Альберта . Подарено дамой Джоан Эванс . Проверено 30 января 2014 .CS1 maint: другие ( ссылка ) Номер экспоната музея M.138-1975
- ^ "Сверхпроводящие кабельные системы" . AMSC.
Внешние ссылки [ править ]
- Материаловедение: ввод оксидов
- Физика конденсированных сред: сложные оксиды в огне
- Сложные оксиды: история двух врагов
- Оксидные интерфейсы