Универсальный диэлектрический отклик - Universal dielectric response

Не путать с Диэлектрическая постоянная.

В физика и электротехника, то универсальный диэлектрический отклик, или же UDR, относится к наблюдаемому эмерджентному поведению диэлектрик свойства, проявляемые различными твердотельными системами. В частности, этот широко наблюдаемый ответ включает сила закона масштабирование диэлектрических свойств с частота в условиях переменный ток, AC. Впервые определено в знаменательной статье А. К. Йоншер в Природа опубликовано 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 элементов резистора и конденсатора, 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, просачивание через конденсаторные элементы. Эта просачивание приводит к электропроводности на высоких и низких частотах, которая прямо пропорциональна частоте. И наоборот, если доля конденсаторных элементов в представительной RC-цепи (Pc) ниже 0,5, диэлектрические характеристики в низкочастотном и высокочастотном режимах не зависят от частоты. На промежуточных частотах очень широкий диапазон неоднородных материалов демонстрирует четко выраженную эмерджентную область, в которой степенная корреляция допуск частоте соблюдается. Эмерджентная область степенного закона является ключевой особенностью UDR. В материалах или системах, демонстрирующих UDR, общий диэлектрический отклик от высоких до низких частот является симметричным, с центром в средней точке возникающей области, что происходит в эквивалентных RC-цепях на частоте:. В области возникновения степенного закона допуск всей системы подчиняется общему степенному закону пропорциональности , где показатель степенного закона α может быть аппроксимирован долей конденсаторов в эквивалентной RC-цепи системы α≅Pc.[5]

Значение UDR

Масштабирование диэлектрических свойств по степенному закону с частотой полезно при интерпретации импедансная спектроскопия данные для характеристики ответов в развивающихся сегнетоэлектрик и мультиферроик материалы.[6][7]

Рекомендации

  1. ^ Йоншер, Эндрю К. (1977). «Универсальный диэлектрический отклик». Природа. 267 (5613): 673. Bibcode:1977Натура.267..673J. Дои:10.1038 / 267673a0.
  2. ^ Йоншер, Эндрю К. (1992). «Универсальный диэлектрический отклик и его физическое значение». IEEE Transactions по электрической изоляции. 27 (3): 407–423. Дои: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. Дои:10.1016 / j.eml.2018.05.005.
  4. ^ Маккаллен, Николас Дж. (2009). «Устойчивость эмерджентного масштабируемости случайных моделей RC сети из сложных материалов». Журнал физики D: Прикладная физика. 42 (6): 064001. Bibcode:2009JPhD ... 42f4001M. Дои: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. Дои:10.1371 / journal.pone.0172298. ЧВК  5312937. PMID  28207872.
  6. ^ Макдональд, Дж. Р. (1985). "Обобщения универсальный диэлектрический отклик и общая модель распределения энергии активации для диэлектрических и проводящих систем ". Журнал прикладной физики. 58 (5): 1971. Bibcode:1985JAP .... 58.1971M. Дои:10.1063/1.336004.
  7. ^ Паттанаяк, Самита (2014). "Обобщения Влияние Dy-замещения на структурные, электрические и магнитные свойства мультиферроидной керамики BiFeO3 ». Керамика Интернэшнл. 40 (6): 7983. Дои:10.1016 / j.ceramint.2013.12.148.