فروالکتریسیته
مواد فروالکتریک

دوقطبی های الکتریکی داخلی یک ماده فروالکتریک به شبکه ماده متصل می شوند بنابراین هر چیزی که شبکه را تغییر دهد ، قدرت دو قطبی را تغییر می دهد (به عبارت دیگر ، تغییر در قطبش خود به خودی). تغییر در قطبش خود به خودی منجر به تغییر در بار سطح می شود. این امر حتی در صورت وجود ولتاژ خارجی در خازن ، می تواند باعث ایجاد جریان در مورد یک خازن فروالکتریک شود. دو محرکی که ابعاد شبکه یک ماده را تغییر خواهد داد ، نیرو و دما هستند. به تولید یک بار سطحی در پاسخ به اعمال تنش خارجی به ماده ، پیزوالکتریک گفته می شود . تغییر در قطبش خود به خود ماده در پاسخ به تغییر دما را پیروالکتریسیته می گویند .
به‌طور کلی ، 230 گروه فضایی وجود دارد که در میان آنها 32 کلاس بلوری را می توان در بلورها یافت. 21 کلاس غیر متقارن وجود دارد که در آن 20 کلاس پیزوالکتریک است . در میان کلاسهای پیزوالکتریک ، 10 طبقه دارای قطبش الکتریکی خود به خودی هستند که با دما رابطه دارد ، بنابراین آنها پیروالکتریک هستند. در میان مواد پیروالکتریک ، برخی از آنها فروالکتریک هستند.
| 32 کلاس بلوری> 21 عدم تقارن | 32 کلاس بلوری> 21 عدم تقارن | 32 کلاس بلوری> 21 عدم تقارن | 32 کلاس بلوری> 21 عدم تقارن | 32 کلاس بلوری> 11 تقارن |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| 20 کلاس پیزوالکتریک | 20 کلاس پیزوالکتریک | 20 کلاس پیزوالکتریک |  | غیر پیزوالکتریک |
| 10 کلاس پیروالکتریک | 10 کلاس پیروالکتریک | غیر پیروالکتریک |  | غیر پیزوالکتریک |
| فروالکتریک | غیر فروالکتریک | غیر پیروالکتریک |  | غیر پیزوالکتریک |
| به عنوان مثال : PbZr / TiO در 3 ، BaTiO 3، PbTiO 3 | به عنوان مثال : تورمالین ، ZnO ، AlN | به عنوان مثال : کوارتز ، لانگاسایت |  | غیر پیزوالکتریک |
انتقال فاز فروالکتریک، اغلب یا استحاله های جابجایی (مانند BaTiO 3) و یا استحاله های منظم- غیر منظم (مانند NaNO2)، هر چند اگرچه اغلب انتقال فاز عناصر هر دو رفتار را نشان می دهد. در تیتانات باریم ، یک فروالکتریک معمولی از نوع جابجایی ، می توان انتقال را از روی یک فاجعه قطبش درک کرد ، در آن ، اگر یونی از تعادل اندکی جابجا شود ، نیروی ناشی از میدانهای الکتریکی محلی، به دلیل یونهای موجود در کریستال سریعتر از نیروهای ترمیم کننده الاستیک افزایش می یابد. این فرایند منجر به تغییر نامتقارن در موقعیت های یونی تعادلی و از این رو به یک گشتاور دو قطبی دائمی می شود. جابجایی یونی در تیتانات باریم مربوط به موقعیت نسبی یون تیتانیوم در ساختار هشت وجهی اکسیژن است. در سرب تیتانات ، یکی دیگر از مواد اصلی فروالکتریک ، اگرچه ساختار تقریباً مشابه تیتانات باریم است ، نیروی محرکه برای الکتروشیمیایی پیچیده تر است و فعل و انفعالات یونهای سرب و اکسیژن نیز نقش مهمی دارند. در فروالکتریک منظم- غیر منظم ، در هر سلول واحد یک لحظه دو قطبی وجود دارد ، اما در درجه حرارت بالا به جهت های تصادفی اشاره می کنند. با پایین آوردن دما و گذر از مرحله انتقال ، دو قطبی ها مرتب می شوند ، و همه در یک جهت در یک دامنه قرار می گیرند.
یک ماده مهم فروالکتریک برای استفاده ، تیتانات زیرکونات سرب (PZT) است که بخشی از محلول جامد تشکیل شده بین تیتانات سرب فروالکتریک و زیرکونات سرب ضدفروالکتریسیته است . از ترکیبات مختلف برای کاربردهای مختلف استفاده می شود. برای کاربردهای حافظه ، ترکیب PZT نزدیک به تیتانات سرب ترجیح داده می شود ، در حالی که کاربرد های پیزوالکتریک از ضرایب پیزوالکتریک واگرا مرتبط با مرز فاز مورفوتروپیک استفاده می کنند که نزدیک به ترکیب 50/50 یافت می شود.
بلورهای فروالکتریک اغلب چندین درجه حرارت انتقال و پسماند را نشان می دهند ، دقیقاً همانند بلورهای فرو مغناطیسی . ماهیت انتقال فاز در بعضی از بلورهای فروالکتریک هنوز به خوبی درک نشده است.
در سال 1974 RB Meyer از استدلال های تقارن برای پیش بینی بلورهای مایع فروالکتریک استفاده کرد  و پیش بینی را می توان بلافاصله با مشاهدات مختلف رفتار متصل به فرو الکتریسیته در فازهای کریستال مایع اسمتیک که chiral و tilted هستند ، تأیید کرد. این فناوری امکان ساخت نمایشگرهای صفحه تخت را فراهم می کند. تولید انبوه بین سالهای 1994 و 1999 توسط کانن انجام شد. در تولید LCoS بازتابنده از کریستال های مایع فروالکتریک استفاده می شود.
در سال 2010 دیوید فیلد دریافت که فیلمهای پروزایی از مواد شیمیایی مانند اکسید نیتروژن یا پروپان دارای خواص فروالکتریک هستند. این کلاس جدید از مواد فروالکتریک دارای ویژگیهای " اسپونتالکتریک " است و ممکن است کاربردهای گسترده ای در دستگاه و فناوری نانو داشته باشد و همچنین بر ماهیت الکتریکی گرد و غبار در محیط بین ستاره ای تأثیر بگذارد.
سایر مواد فروالکتریک مورد استفاده شامل سولفات تری گلیسین ، پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF) و لیتیوم تانتالات است .
تولید موادی که همزمان خواص فرو الکتریک و فلز را در دمای اتاق ترکیب کنند باید امکان پذیر باشد. طبق تحقیقاتی که در سال 2018 در مجله Nature Communications منتشر شد ،  دانشمندان توانستند یک ورق ماده "دو بعدی" تولید کنند که هم "فروالکتریک" بود (دارای ساختار بلوری قطبی بود) و هم الکتریسیته را هدایت می کرد.