Ferroelektrische Materialien sind Materialien, die eine natürliche Ladungspolarisation besitzen, die durch ein externes elektrisches Feld umgekehrt werden kann, was als Schaltprozess bekannt ist. Die Eigenschaft der Ferroelektrizität ist seit 1921 bekannt und bis 2011 haben über 250 Verbindungen solche Eigenschaften gezeigt. Die Forschung hat sich auf Bleititanat, PbTiO3 und verwandte Verbindungen konzentriert. Von den seit 2011 untersuchten ferroelektrischen Materialien haben sich alle als piezoelektrische Materialien erwiesen. Das bedeutet, dass wenn mechanischer Druck oder andere Formen energetischer Belastung durch Audio- oder Lichtenergie auf solche Verbindungen ausgeübt werden, sie Elektrizität erzeugen.
Die Anwendungen der Ferroelektrizität umfassen ein breites Spektrum elektronischer Geräte, von Schaltungskomponenten wie Kondensatoren und Thermistoren bis hin zu Geräten mit elektrooptischen oder Ultraschallfunktionen. Einer der am aktivsten erforschten Bereiche für ferroelektrische Materialien ist der des Computerspeichers. Die Entwicklung der Materialien im Nanometerbereich erzeugt sogenannte Vortex-Nanodomänen, die kein elektrisches Feld benötigen, um die Polarisation umzuschalten. Mehrere staatliche Universitätssysteme in den Vereinigten Staaten arbeiten bis 2011 mit dem Lawrence Berkeley National Laboratory zusammen, um das Material zu perfektionieren, das viel weniger Strom verbrauchen würde als herkömmliche magnetische Computerlaufwerke. Es wäre auch eine Solid-State-Form von Datenspeicher, die viel schneller und mit größerer Speicherkapazität als der derzeit auf dem Markt erhältliche Flash-Speicher funktioniert, mit dem Potenzial, eines Tages ganze Betriebssysteme und Software zu speichern, was die Start- und Verarbeitungsgeschwindigkeit des Computers erheblich erhöht größer.
Der ferroelektrische Effekt hat seinen Namen vom Ferromagnetismus, der permanentmagnetische Materialien auf Eisenbasis beschreibt, die in der Natur vorkommen. Dies ist jedoch ein wenig irreführend, da die meisten ferroelektrischen Materialien nicht auf dem Element Eisen basieren. Salze der Titansäure, die aus Titandioxid gewonnen werden, bilden viele der wichtigsten ferroelektrischen Materialien, die untersucht werden. Dazu gehören Bariumtitanat, BaTiO3, Bleizirkonattitanat, PZT oder verwandte Verbindungen wie Natriumnitrat, NaNO2.
PZT ist seit 2011 das am weitesten verbreitete ferroelektrische Material in der Industrie. Es ist ein Hybridmaterial zwischen ferroelektrischem Bleititanat und antiferroelektrischem Bleizirkonat, das es ermöglicht, Formeln für das Material näher an dem einen oder anderen Ende des ferroelektrischen oder antiferroelektrisches Spektrum. Da PZT auf seine Empfindlichkeit gegenüber mechanischen, akustischen oder elektrischen Feldern abgestimmt werden kann und da es sich um ein keramisches Material handelt, das leicht geformt, geformt und geschnitten werden kann, wird es häufig für passive Sensoren und Sender in hochspezifischen Frequenzen verwendet.