鐵彈性
正文
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（圖1）, 類似於鐵電體的電滯回線，具有鐵彈性的晶體稱為鐵彈體。
鐵彈性晶體結構
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。所以每個取向態具有垂直於x軸或y軸的鏡面對稱是鐵彈體的結構基礎，即全對稱群妷、2/m、mmm、婣m、4/mmm和半對稱群1、2、m、222、mm2、3、婣、32、3m、422、嬄2m等16種點群，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。幾種鐵彈體和鐵電鐵彈體見下表所列。
鐵彈性鐵彈相變
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（見固體中的相變）。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【例如β－Gd2(MoO4)3等】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。NdP5O14鐵彈疇結構如圖2所示，在(100)面上具有a疇。
鐵彈性套用
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【例如Gd2(MoO4)3】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，目前尚未得到實際套用。
參考書目
M.E.Lines and A.M.Glass,Principles and Appli-cations of Ferroelectrics and Related Materials,Clarendon Press,Oxford,1977.
