El campo de los dieléctricos es una rama de la física que cubre cómo los materiales aislantes separan diferentes cargas eléctricas en un condensador. Un capacitor es un dispositivo con dos placas de metal de cargas opuestas, con un material aislante dieléctrico en el medio que mantiene las cargas separadas. Las propiedades que afectan a los dieléctricos pueden incluir expansión térmica, conductividad térmica y calor específico. La fuerza de las cargas que interactúan en un material dado está definida por la constante dieléctrica. Todos los materiales, incluido el aire, el agua, el vidrio y diferentes partes del cuerpo humano, tienen una constante dieléctrica específica, y se han utilizado dieléctricos para desarrollar superconductores, sistemas de telecomunicaciones ópticas y dispositivos microelectrónicos.
Los sólidos no metálicos actúan como aislantes porque no conducen bien las cargas, por lo que las cargas positivas y negativas permanecen en lados opuestos. Las placas de un condensador pueden estar separadas por márgenes muy pequeños, con un material dieléctrico en el medio, lo que reduce la fuerza de un campo eléctrico y evita que un dispositivo se cortocircuite. La capacitancia surge de una relación entre la carga y el voltaje y se mide proporcionalmente a la constante dieléctrica del material aislante. Si la carga y el voltaje son demasiado altos, el material dieléctrico falla, las cargas ya no se pueden separar y se puede acumular suficiente calor para dañar el condensador y los componentes electrónicos asociados.
La ciencia de los dieléctricos se ha utilizado para fabricar placas de circuitos y los pequeños componentes que se montan en ellas. También es posible fabricar piezas microscópicas a altas velocidades utilizando fuentes de luz como luz visible, luz ultravioleta y rayos X. Las películas aislantes hechas de polímeros complejos también actúan como dieléctricos para circuitos integrados muy pequeños y sus partes. Las dimensiones más pequeñas del circuito significan que es más probable que se produzcan fugas de corriente, y un aumento en el calor puede dañar significativamente un componente del circuito que apenas se puede ver a simple vista. Los condensadores de almacenamiento y la memoria no volátil utilizan materiales con una constante dieléctrica alta para resistir los efectos de cargas fuertes.
Cualquier cosa, desde una pieza de metal hasta aire y hueso humano, es dieléctrica y puede almacenar una carga eléctrica. Los científicos que estudian materiales a nanoescala son conscientes de los dieléctricos para ayudar a comprender cómo se almacena la energía en varios materiales nanocompuestos. Al fabricar estructuras a nanoescala, los investigadores pueden controlar cuántas burbujas de aire hay en el interior para ajustar la constante dieléctrica. La importancia de fabricar materiales sin defectos se aborda mediante el uso de microscopios especiales que pueden medir las propiedades dieléctricas de los materiales aislantes. Constantemente se fabrican materiales dieléctricos microscópicamente delgados con propiedades que se adaptan a aplicaciones específicas.