Los materiales ferroeléctricos son materiales que poseen una polarización de carga natural que puede revertirse mediante un campo eléctrico externo, conocido como proceso de conmutación. La propiedad de la ferroelectricidad se conoce desde 1921 y, a partir de 2011, se ha demostrado que más de 250 compuestos presentan tales características. La investigación se ha centrado en titanato de plomo, PbTiO3 y compuestos relacionados. De los materiales ferroeléctricos estudiados a partir de 2011, se ha demostrado que todos son materiales piezoeléctricos. Esto significa que si se aplica presión mecánica u otras formas de estrés energético del audio o la energía luminosa a dichos compuestos, generarán electricidad.
Las aplicaciones de la ferroelectricidad abarcan un amplio espectro de dispositivos electrónicos, desde componentes de circuitos como condensadores y termistores hasta dispositivos con capacidades electroópticas o de ultrasonido. Una de las áreas más investigadas para los materiales ferroeléctricos es la memoria de la computadora. La ingeniería de los materiales a escala nanométrica produce lo que se conoce como nanodominios de vórtice que no requieren un campo eléctrico para cambiar la polarización. Varios sistemas universitarios estatales en los Estados Unidos que trabajaron juntos hasta 2011 con el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley están perfeccionando el material, que requeriría mucha menos energía eléctrica que las unidades de computadora magnéticas tradicionales. También sería una forma de memoria de datos de estado sólido que funciona mucho más rápido y con mayor capacidad de almacenamiento que la memoria flash actualmente en el mercado, con el potencial de almacenar algún día sistemas operativos y software completos, lo que aumentaría la velocidad de inicio y procesamiento de la computadora. mayor que.
El efecto ferroeléctrico toma su nombre del ferromagnetismo, que describe materiales magnéticos permanentes basados en hierro que se encuentran en la naturaleza. Sin embargo, este es un nombre poco apropiado, ya que la mayoría de los materiales ferroeléctricos no se basan en el elemento hierro. Las sales de ácido titánico que se derivan del dióxido de titanio constituyen muchos de los principales materiales ferroeléctricos en investigación. Estos incluyen titanato de bario, BaTiO3, titanato de circonato de plomo, PZT o compuestos relacionados como nitrato de sodio, NaNO2.
El PZT es el material ferroeléctrico más utilizado en la industria a partir de 2011. Es un material híbrido entre titanato de plomo ferroeléctrico y circonato de plomo anti-ferroeléctrico, que permite que las fórmulas del material se diseñen más cerca de uno u otro extremos del ferroeléctrico o espectro anti-ferroeléctrico. Dado que el PZT se puede ajustar por su sensibilidad a campos mecánicos, de audio o eléctricos y, dado que es un material cerámico fácilmente moldeado, moldeado y cortado, a menudo se usa para sensores pasivos y transmisores en frecuencias muy específicas.