¿Por qué es la constante dieléctrica de algunos materiales ferroeléctricos tan alta?

El modelo canónico ferroeléctrico es el titanato de bario. La transición de fase ferroeléctrica en este material es fuertemente de primer orden. Debido a esto, la longitud característica de la función de correlación ferroeléctrica (mecánica estadística) no se hace muy grande cerca de la transición de fase. En consecuencia, la constante dieléctrica del titanato de bario nunca se vuelve muy grande.

Hay otra clase de ferroeléctrica llamada ferroeléctrica Relaxor. Un ejemplo típico de estos materiales es el niobato de plomo y magnesio. Esta clase de materiales no tiene una estructura reticular periódica, porque existe un desorden de aleación en uno o más de los sitios catiónicos. Este desorden de aleación suprime el carácter de primer orden de la transición de fase ferroeléctrica. Esto significa que la longitud característica de las correlaciones se hace grande cerca de la temperatura de transición. Crudamente hablando, la constante dieléctrica es proporcional al volumen de correlación, que es el cubo de la longitud característica. Por lo tanto, en los ferroeléctricos relajantes la constante dieléctrica se hace grande cerca de la temperatura de transición.

Desafortunadamente, no tenemos una buena teoría de cómo funcionan los ferroeléctricos relajantes. (Pero tal vez esto no sea desafortunado. Significa que todavía tengo un buen problema en el que trabajar).

Existe una polarización finita incluso cuando el campo eléctrico externo aplicado es cero (caracterizado por un ciclo de histéresis). Dado que esta relación entre la polarización y el campo eléctrico tiende al infinito, la susceptibilidad eléctrica y, por lo tanto, la constante dieléctrica correspondiente son mayores.