什么是矿物的压电性和焦电性

某些矿物晶体,当某一方向受到压应力或张应力作用时,因变形效应使垂直于应力的两边表面上荷电的性质称为 压电性 (piezoelectricity)。两边表面上出现的电荷数量相等而符号相反,且荷电量正比于应力大小。应力方向反转时,两边表面上的电荷易号。这样,在机械地一压一张的交替作用下,可以产生一个交变电场,这种效应称为 压电效应 (piezoelectric effect)。反过来,具有压电性的矿物晶体,放入一个交变电场中,会产生一伸一缩的机械振动的效应,称为 电致伸缩 (electrostriction)或 反压电效应 (converse piezoelectric effect)。

具有压电性的矿物种类不多,只有具有异极对称型的晶体才有可能具有压电性。最常见的压电性矿物是水晶和电气石。晶体的压电性有很大的使用价值,在超声波发生器、谐振片中都要用到压电晶体,其中尤以石英的应用最广。由于水晶的天然资源日渐枯竭,合成水晶已代替天然水晶成为工业应用的主角。

某些矿物当环境温度变化时,在晶体的某些结晶方向产生荷电的性质称为 焦电性 (pyroelectricity)。如电气石晶体,当加热到一定温度时,其 轴的一端带正电,另一端带负电;而将已加热的晶体冷却,则两端电荷变号。焦电性主要存在于无对称中心、具有极性轴的矿物晶体中,如电气石、异极矿等。

矿物研究中可利用焦电性帮助确定矿物的对称性,红外探测中也已利用到晶体的焦电性。

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