Универсальный диэлектрический отклик

В физике и электротехнике , то универсальный диэлектрический отклик , или ПДП , относится к наблюдаемому поведению выходящего из диэлектрических свойств , демонстрируемых разнообразными твердотельные системы. В частности, этот широко наблюдаемый отклик включает масштабирование диэлектрических свойств по степенному закону с частотой в условиях переменного тока. Впервые определено в знаменательной статье AK Jonscher в Nature, опубликованной в 1977 г. ^[1]Истоки UDR были приписаны преобладанию многочастичных взаимодействий в системах и эквивалентности их аналогичной RC-сети. ^[2]

Универсальный диэлектрический отклик проявляется в изменении проводимости переменного тока с частотой и чаще всего наблюдается в сложных системах, состоящих из нескольких фаз одинаковых или разнородных материалов. ^[3] Такие системы, которые можно назвать гетерогенными или композитными материалами, с диэлектрической точки зрения можно описать как большую сеть, состоящую из резисторных и конденсаторных элементов, известную также как RC-сеть . ^[4] На низких и высоких частотах диэлектрический отклик гетерогенных материалов определяется путями перколяции. Если неоднородный материал представлен сетью, в которой более 50% элементов являются конденсаторами, перколяциячерез конденсаторные элементы. Эта просачивание приводит к электропроводности на высоких и низких частотах, которая прямо пропорциональна частоте. И наоборот, если доля конденсаторных элементов в типичной RC-цепи (P _c ) меньше 0,5, диэлектрические характеристики в режимах низких и высоких частот не зависят от частоты. На промежуточных частотах очень широкий диапазон неоднородных материалов демонстрирует четко выраженную эмерджентную область, в которой степенная корреляция проводимостичастоте соблюдается. Эмерджентная область степенного закона является ключевой особенностью UDR. В материалах или систем , проявляющих UDR, общий диэлектрический отклик от высоких до низких частот симметрично, будучи центром в средней точке области эмерджентного, которое происходит в эквивалентных RC сетях на частоте: . В области возникновения степенного закона полная проводимость всей системы следует общему степенному закону пропорциональности , где показатель степени степенного закона α может быть аппроксимирован долей конденсаторов в эквивалентной RC-цепи системы α≅P _c . ^[5] ${\ Displaystyle \ omega = (RC) ^ {- 1}}$ ${\ Displaystyle Y \ propto \ omega ^ {\ alpha}}$

Значение UDR [ править ]

Масштабирование диэлектрических свойств в зависимости от частоты по степенному закону является ценным при интерпретации данных импедансной спектроскопии для определения характеристик откликов в новых сегнетоэлектрических и мультиферроидных материалах. ^[6]^[7]

Ссылки [ править ]

^ Jonscher, Эндрю К. (1977). «Универсальный» диэлектрический отклик ». Природа . 267 (5613): 673. Bibcode : 1977Natur.267..673J . DOI : 10.1038 / 267673a0 . S2CID 4179723 .
^ Jonscher, Эндрю К. (1992). «Универсальный диэлектрический отклик и его физическое значение». IEEE Transactions по электрической изоляции . 27 (3): 407–423. DOI : 10.1109 / 14.142701 . ISSN 0018-9367 .
^ Чжай, C; и другие. (2018). «Зависимый от напряжения электрический транспорт и его универсальное масштабирование в сыпучих материалах» . Письма об экстремальной механике . 22 : 83–88. arXiv : 1712.05938 . DOI : 10.1016 / j.eml.2018.05.005 . S2CID 51912472 .
^ McCullen, Nicholas J. (2009). «Устойчивость эмерджентного масштабируемости случайных моделей RC сети из сложных материалов». Журнал физики D: Прикладная физика . 42 (6): 064001. Bibcode : 2009JPhD ... 42f4001M . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 42/6/064001 .
^ Чжай, C; и другие. (2017). «Универсальность возникающего масштабирования в конечных случайных двоичных перколяционных сетях» . PLOS ONE . 12 (2): e0172298. Bibcode : 2017PLoSO..1272298Z . DOI : 10.1371 / journal.pone.0172298 . PMC 5312937 . PMID 28207872 .
Перейти ↑ MacDonald, JR (1985). «Обобщения универсального диэлектрического отклика и общая модель распределения энергии активации для диэлектрических и проводящих систем». Журнал прикладной физики . 58 (5): 1971. Bibcode : 1985JAP .... 58.1971M . DOI : 10.1063 / 1.336004 .
^ Pattanayak, Samita (2014). «Обобщения влияния Dy-замещения на структурные, электрические и магнитные свойства мультиферроидной керамики BiFeO3». Керамика Интернэшнл . 40 (6): 7983. DOI : 10.1016 / j.ceramint.2013.12.148 .

[1] Jonscher, Эндрю К. (1977). «Универсальный» диэлектрический отклик ». Природа . 267 (5613): 673. Bibcode : 1977Natur.267..673J . DOI : 10.1038 / 267673a0 . S2CID 4179723 .

[Jonscher1992-2] Jonscher, Эндрю К. (1992). «Универсальный диэлектрический отклик и его физическое значение». IEEE Transactions по электрической изоляции . 27 (3): 407–423. DOI : 10.1109 / 14.142701 . ISSN 0018-9367 .

[3] Чжай, C; и другие. (2018). «Зависимый от напряжения электрический транспорт и его универсальное масштабирование в сыпучих материалах» . Письма об экстремальной механике . 22 : 83–88. arXiv : 1712.05938 . DOI : 10.1016 / j.eml.2018.05.005 . S2CID 51912472 .

[4] McCullen, Nicholas J. (2009). «Устойчивость эмерджентного масштабируемости случайных моделей RC сети из сложных материалов». Журнал физики D: Прикладная физика . 42 (6): 064001. Bibcode : 2009JPhD ... 42f4001M . DOI : 10.1088 / 0022-3727 / 42/6/064001 .

[5] Чжай, C; и другие. (2017). «Универсальность возникающего масштабирования в конечных случайных двоичных перколяционных сетях» . PLOS ONE . 12 (2): e0172298. Bibcode : 2017PLoSO..1272298Z . DOI : 10.1371 / journal.pone.0172298 . PMC 5312937 . PMID 28207872 .

[6] Перейти ↑ MacDonald, JR (1985). «Обобщения универсального диэлектрического отклика и общая модель распределения энергии активации для диэлектрических и проводящих систем». Журнал прикладной физики . 58 (5): 1971. Bibcode : 1985JAP .... 58.1971M . DOI : 10.1063 / 1.336004 .

[7] Pattanayak, Samita (2014). «Обобщения влияния Dy-замещения на структурные, электрические и магнитные свойства мультиферроидной керамики BiFeO3». Керамика Интернэшнл . 40 (6): 7983. DOI : 10.1016 / j.ceramint.2013.12.148 .

[1]