Dielettrico

[Artemis]

Ciao a tutti, avrei bisogno di un consiglio. Ho bisogno di un materiale
ad alta permittività elettrica (molto alta), ma anche di facile e
immediato reperimento (magari anche da fare in casa se non è difficile,
sono ing. elettronico). Chiaramente deve avere anche una rigidità
dielettrica di almeno 6*10^6 V/mm (o superiore).
Avevo pensato al titanato di bario e stronzio (BaSrTiO3), permittività
13800, rigidità 10^8 V/m. Solo che non so dove reperirlo.
Se si potesse avere una rigidità dielettrica molto molto alta, sarebbe
l'ideale. Avete qualche consiglio?

Grazie anticipatamente

Artemis

[Teo]

Post by Artemis
Ciao a tutti, avrei bisogno di un consiglio. Ho bisogno di un materiale
ad alta permittività elettrica (molto alta), ma anche di facile e
immediato reperimento (magari anche da fare in casa se non è difficile,
sono ing. elettronico). Chiaramente deve avere anche una rigidità
dielettrica di almeno 6*10^6 V/mm (o superiore).
Avevo pensato al titanato di bario e stronzio (BaSrTiO3), permittività
13800, rigidità 10^8 V/m. Solo che non so dove reperirlo.
Se si potesse avere una rigidità dielettrica molto molto alta, sarebbe
l'ideale. Avete qualche consiglio?
Grazie anticipatamente

Ciao! Guarda, non so una mazza di permettività ma ti posso dire che il
titanato in questione mi dà proprio l'idea di essere una perovskite
(il cui capostipite è il titanato semplice di calcio). Ti potrei anche
dire che se (come penso) è sintetizzabile come le perovskiti su cui ho
lavorato io, allora a casa non lo avrai mai, visto che devi lavorare ad
almeno 400°C e poi trattamento finale ad 800°C...
Che si trovi in giro non lo so...da quello che mi è stato raccontato
il titanato di bario (quello semplice e non anche con stronzio) è
usato nelle puntine dei giradischi...ha sicuramente proprietà diverse
(ma comunque è la stessa famiglia di ossidi), quindi magari potresti
farci un pensierino...

[Patrizio]

Post by Artemis
Ciao a tutti, avrei bisogno di un consiglio. Ho bisogno di un materiale
ad alta permittività elettrica (molto alta), ma anche di facile e
immediato reperimento (magari anche da fare in casa se non è difficile,
sono ing. elettronico). Chiaramente deve avere anche una rigidità
dielettrica di almeno 6*10^6 V/mm (o superiore).
Avevo pensato al titanato di bario e stronzio (BaSrTiO3), permittività
13800, rigidità 10^8 V/m. Solo che non so dove reperirlo.
Se si potesse avere una rigidità dielettrica molto molto alta, sarebbe
l'ideale. Avete qualche consiglio?

Guarda, ho la netta sensazione che la permettivita'
(costante dielettrica) per questi materiali 'ferroelettrici'
debba variare sensibilmente al variare del campo elettrico.

Su un testo di inorganica c'e': eps = (eps_0*E + P)/(eps_0*E) =
P/(eps_0*E), dove E e' il campo el. e P la polarizzazione;
c'e' anche un riferimento: E.C. Subbarao, Ferroelectrics
Vol. 5, p. 267 (1973).

Post by Artemis
Grazie anticipatamente
Artemis

Ciao
Patrizio

[Patrizio]

Patrizio ha scritto:

Scusa, ho banalmente cannato un passaggio algebrico.
[snip]

Post by Patrizio
Guarda, ho la netta sensazione che la permettivita'
(costante dielettrica) per questi materiali 'ferroelettrici'
debba variare sensibilmente al variare del campo elettrico.
Su un testo di inorganica c'e': eps = (eps_0*E + P)/(eps_0*E) =

1 + P/(eps_0*E)

Post by Patrizio
P/(eps_0*E), dove E e' il campo el. e P la polarizzazione;
c'e' anche un riferimento: E.C. Subbarao, Ferroelectrics
Vol. 5, p. 267 (1973).

Post by Artemis
Grazie anticipatamente
Artemis

Ciao
Patrizio

[Artemis]

Post by Patrizio
Guarda, ho la netta sensazione che la permettivita'
(costante dielettrica) per questi materiali 'ferroelettrici'
debba variare sensibilmente al variare del campo elettrico.
Su un testo di inorganica c'e': eps = (eps_0*E + P)/(eps_0*E) =
P/(eps_0*E), dove E e' il campo el. e P la polarizzazione;
c'e' anche un riferimento: E.C. Subbarao, Ferroelectrics
Vol. 5, p. 267 (1973).

Si, a me interessa avere una polarizzazione molto forte, infatti questi
materiali devono essere sottoposti a campi elettrici intensi (10^6-10^7
V/m).
Mi date un consiglio?

Artemis

[Patrizio]

Post by Artemis

Post by Patrizio
Guarda, ho la netta sensazione che la permettivita'
(costante dielettrica) per questi materiali 'ferroelettrici'
debba variare sensibilmente al variare del campo elettrico.
Su un testo di inorganica c'e': eps = (eps_0*E + P)/(eps_0*E) =
P/(eps_0*E), dove E e' il campo el. e P la polarizzazione;
c'e' anche un riferimento: E.C. Subbarao, Ferroelectrics
Vol. 5, p. 267 (1973).

Spero che hai visto la correzione nel mio post precedente.

Post by Artemis
Si, a me interessa avere una polarizzazione molto forte, infatti questi
materiali devono essere sottoposti a campi elettrici intensi (10^6-10^7
V/m).
Mi date un consiglio?

Credo di intuire che ti interessi massimizzare entrambe,
eps e rigidita' dielettrica; oppure, entro certi limiti, preferiresti
massimizzare una delle due (ma quale?).

Per la polarizzazione in Coulomb/m^(-2) ho i valori di P:
BaTiO3 2600 (T_curie) = 393 K
KNbO3 3000 (T_curie) = 712 K
PbTiO3 5000 (T_curie) = 763 K
LiTaO3 2300 (T_curie) = 890 K
LiNbO3 30000 (T_curie) = 1470 K

Ma il testo che ho io non dice nulla sulla rigidita' dielettrica.
Questa, penso, la potrai trovare su qualche manuale (CRC ?)
o rivolgendoti a ISF o gruppi di discussione di ingegneria,
che almeno ti indirizzeranno meglio.

Sulla reperibilita', se sei affiliato a qualche istituzione,
o azienda privata, puoi provare a sfogliare i cataloghi di
diverse ditte o i loro siti web (es. Sigma-Aldrich e diversi
altri che ora dimentico): non sono sostanze abbastanza
comuni. Compaiono in testi per lo piu' avanzati di inorganica,
ma di regola c'e' solo poco piu' di una citazione e (finora)
non ho visto accenni alla sintesi.

Post by Artemis
Artemis

Ciao
Patrizio

[Teo]

Al limite se ti serve qualche dritta per le sintesi posso darti una
mano (telematica!) o passarti degli articoli...

[Artemis]

Post by Teo
Al limite se ti serve qualche dritta per le sintesi posso darti una
mano (telematica!) o passarti degli articoli...

Mi daresti un grande aiuto, veramente...

Ciao

Artemis

[Artemis]

Post by Patrizio
Credo di intuire che ti interessi massimizzare entrambe,
eps e rigidita' dielettrica; oppure, entro certi limiti, preferiresti
massimizzare una delle due (ma quale?).

eps. Il problema è che maggiore è eps minore è la tensione da applicare.
Solo che minore... è relativo, perché si parla sempre di 100-200 kV su
50-60 mm di dielettrico.

Post by Patrizio
BaTiO3 2600 (T_curie) = 393 K
KNbO3 3000 (T_curie) = 712 K
PbTiO3 5000 (T_curie) = 763 K
LiTaO3 2300 (T_curie) = 890 K
LiNbO3 30000 (T_curie) = 1470 K

Scusa la mia ignoranza, ma i valori di P (polarizzazione) cosa indicano?
Dimmi se ho capito bene: il titanato di bario a 393 gradi K fornisce una
polarizzazione pari a 2600 C/m^2?

Post by Patrizio
Sulla reperibilita', se sei affiliato a qualche istituzione,

Nessuna, tutto da privato.

Ciao

Artemis

[Patrizio]

Post by Artemis

Post by Patrizio
Credo di intuire che ti interessi massimizzare entrambe,
eps e rigidita' dielettrica; oppure, entro certi limiti, preferiresti
massimizzare una delle due (ma quale?).

eps. Il problema è che maggiore è eps minore è la tensione da applicare.
Solo che minore... è relativo, perché si parla sempre di 100-200 kV su
50-60 mm di dielettrico.

Si', hai reso l'idea.
Oops! Coulomb/m^2

Post by Artemis

Post by Patrizio
BaTiO3 2600 (T_curie) = 393 K
KNbO3 3000 (T_curie) = 712 K
PbTiO3 5000 (T_curie) = 763 K

Correzione:
PbTiO3 > 5000 (T_curie) = 763 K

Post by Artemis

Post by Patrizio
LiTaO3 2300 (T_curie) = 890 K
LiNbO3 30000 (T_curie) = 1470 K

Scusa la mia ignoranza, ma i valori di P (polarizzazione) cosa indicano?
Dimmi se ho capito bene: il titanato di bario a 393 gradi K fornisce una
polarizzazione pari a 2600 C/m^2?

Quasi :-)
Il titanato di bario rimane 'ferroelettrico' fino a T_max
di 393 K (altri scrivono T_c): se lo porti a T piu' alta cessa
di essere ferroelettrico e diviene paraelettrico (con brusca
caduta di eps); come vedi, la terminologia e' mutuata da
'ferromagnetico' e 'paramagnetico',
per certe evidenti somiglianze di comportamento,
anche se i 2 fenomeni del tutto sono diversi. Altra cosa;
i valori numerici di P riportati sopra sono quelli misurati ad
una certa T (< T_max) come segue:
BaTiO3 296 K
KNbO3 523 K
PbTiO3 300 K
LiTaO3 720 K
LiNbO3 (non riportato)

e non ho idea di come varii P al variare di T
(sempre prima di T_max, cmq).

Altra cosa che avevo dimenticato di dire e' che
tutti i ferroelettrici sono anche piezoelettrici (ma
un sottoinsieme, quindi non viceversa). Per cui,
se applichi un campo elettrico, le dimensioni di
tali materiali cambiano un po', e se varia nel tempo
si avranno vibrazioni meccaniche; non so quanto
questo fatto sia rilevante per il tuo caso.

Post by Artemis

Post by Patrizio
Sulla reperibilita', se sei affiliato a qualche istituzione,

Nessuna, tutto da privato.
Ciao
Artemis

Ciao
Patrizio

[Artemis]

Post by Patrizio
Il titanato di bario rimane 'ferroelettrico' fino a T_max
di 393 K (altri scrivono T_c): se lo porti a T piu' alta cessa
di essere ferroelettrico e diviene paraelettrico (con brusca
caduta di eps); come vedi, la terminologia e' mutuata da
'ferromagnetico' e 'paramagnetico',

Ferromagnetico o ferroelettrico? Il secondo che significa?


Allora è bene che spieghi un pò come stanno le cose, così vi fate
un'idea. Mi serve un qualcosa (quasi come se fosse una resina) che
riscaldata a temperature accettabili (magari con un pentolino) possa
diventare non dico fluida ma almeno malleabile per metterci dentro 3
elettrodi di alluminio.
Questi elettrodi sono piatti, come spade, hanno una determinata forma, e
dunque anche la forma finale di questo dielettrico sarà piatta, come una
mattonella rettangolare. Fra questi elettrodi viene applicata una
differenza di potenziale anche di 250 kV e la distanza frà gli elettrodi
la scelgo io (meglio però se ci teniamo a distanze basse, 5 cm max).
Occorre che innanzitutto la rigidità dielettrica sia alta, e
considerando un fattore di sicurezza di 6, dovrà essere almeno 30 kV/mm.
Che io sappia la "mica" ha una rigidità dielettrica di 80 kV/mm, quindi
ottima e sicura per lo scopo, ma possiede una eps molto bassa 3-4 (non
ricordo).
La eps richiesta deve essere maggiore o uguale a 13800.
Sono da evitare i materiali piezoelettrici, perché se la struttura è
indurita, movimenti meccanici sotto campi elettrici così forti, non oso
immaginare cosa provocherebbero.
Per quanto riguarda la polarizzazione, lasciamola perdere, l'importante
è avere questi parametri, poi anche fosse 1 C/m^2 sarebbe già tanto.
Il range di temperature dalla quale questa struttura finale sarà
sottoposta va da un minimo di (esagerando) -10 °C ad un massimo di 50 °C
(esagerando).

A voi la parola, io mi ritiro da profano :)

A presto

E grazie a tutti per la pazienza

Artemis

[Patrizio]

Post by Artemis

Post by Patrizio
Il titanato di bario rimane 'ferroelettrico' fino a T_max
di 393 K (altri scrivono T_c): se lo porti a T piu' alta cessa
di essere ferroelettrico e diviene paraelettrico (con brusca
caduta di eps); come vedi, la terminologia e' mutuata da
'ferromagnetico' e 'paramagnetico',

Ferromagnetico o ferroelettrico? Il secondo che significa?

Come ti ho detto, se decidi di usare ferroelettrici, questi sono
automaticamente piezoelettrici: su questo non c'e' nulla da fare!

Post by Artemis
Allora è bene che spieghi un pò come stanno le cose, così vi fate
un'idea. Mi serve un qualcosa (quasi come se fosse una resina) che
riscaldata a temperature accettabili (magari con un pentolino) possa
diventare non dico fluida ma almeno malleabile per metterci dentro 3
elettrodi di alluminio.
Questi elettrodi sono piatti, come spade, hanno una determinata forma, e
dunque anche la forma finale di questo dielettrico sarà piatta, come una
mattonella rettangolare. Fra questi elettrodi viene applicata una
differenza di potenziale anche di 250 kV e la distanza frà gli elettrodi
la scelgo io (meglio però se ci teniamo a distanze basse, 5 cm max).
Occorre che innanzitutto la rigidità dielettrica sia alta, e
considerando un fattore di sicurezza di 6, dovrà essere almeno 30 kV/mm.
Che io sappia la "mica" ha una rigidità dielettrica di 80 kV/mm, quindi
ottima e sicura per lo scopo, ma possiede una eps molto bassa 3-4 (non
ricordo).
La eps richiesta deve essere maggiore o uguale a 13800.
Sono da evitare i materiali piezoelettrici, perché se la struttura è
indurita, movimenti meccanici sotto campi elettrici così forti, non oso
immaginare cosa provocherebbero.

Sorry, ripeto, i ferroelettrici sono sempre piezoelettrici.

Post by Artemis
Per quanto riguarda la polarizzazione, lasciamola perdere, l'importante
è avere questi parametri, poi anche fosse 1 C/m^2 sarebbe già tanto.
Il range di temperature dalla quale questa struttura finale sarà
sottoposta va da un minimo di (esagerando) -10 °C ad un massimo di 50 °C
(esagerando).
A voi la parola, io mi ritiro da profano :)
A presto
E grazie a tutti per la pazienza
Artemis

Ciao Patrizio

[Artemis]

Post by Patrizio
Come ti ho detto, se decidi di usare ferroelettrici, questi sono
automaticamente piezoelettrici: su questo non c'e' nulla da fare!

Non esistono dielettrici ad alta costante dielettrica che non siano
ferroelettrici?

Ciao

Artemis

[Artemis]

Dimenticavo: i dielettrici, che abbiano sì una eps alta, ma che ad alte
tensioni non diventino conduttivi!

[Patrizio]

Post by Artemis
Dimenticavo: i dielettrici, che abbiano sì una eps alta, ma che ad alte
tensioni non diventino conduttivi!

Si', naturalmente. Se lo diventassero, suppongo
che quasi certamete verrebbero degradati e
futuramente inservibili.

La possibile conduttivita' e' legata al 'band-gap'
che per il LiNbO3 e' intorno a 4 eV:

http://en.wikipedia.org/wiki/LiNbO3

Spero che i riferimenti che ti darebbe Teo e quello
che ti ho citato possano esserti di qualche utilita'.

Cmq ti rinnovo l'appello a rivolgerti a un NG di fisica
(it.scienza.fisica o free.it.scienza.fisica) o d'ingegneria.

Ciao
Patrizio

[Teo]

Prossimamente ti do la sintesi più comune per LaSrCoO3 (dove lo
stronzio serve solo per aumentare la onduibilità del sistema)
Oggi sono full...

[Artemis]

Post by Teo
Prossimamente ti do la sintesi più comune per LaSrCoO3 (dove lo
stronzio serve solo per aumentare la onduibilità del sistema)
Oggi sono full...

Ok, tieni presente però che sono alle prime armi, sono elettronico non
chimico. Ah, mi dici i dati di questa sintesi? Nome, eps e rigidità?
E' piezoelettrico? E' conduttore (spero di no)?

Ciao e grazie

Artemis

[Teo]

Post by Artemis
Nome, eps e rigidità?
E' piezoelettrico? E' conduttore (spero di no)?

Eps non so cos'è...piezo non so se lo sia...conduttore
sicuramente....sottolineo (come fatto in precedenza) che la intesi no
potrei farla a casa...ah il prodotto è in forma di polvere!

[Artemis]

Post by Teo
Eps non so cos'è...

Costante dielettrica Epsilon.

Post by Teo
conduttore sicuramente....

Eh allora non va bene, a me occorre un dielettrico.

Post by Teo
sottolineo (come fatto in precedenza) che la intesi no
potrei farla a casa...

Altro problema, non ho un laboratorio...

Post by Teo
ah il prodotto è in forma di polvere!

A me serve solido da sciogliere, per mettere dentro degli elettrodi, per
poi lasciarla indurire nuovamente (tipo plastica o resina).


Ciao

Artemis