Вы вошли как ГостьПриветствую Вас, Гость
Главная » 2014 » Июль » 16 » Электреты полимерные. Свойства электретов.
23:44
Электреты полимерные. Свойства электретов.

    В прошлой нашей беседе мы познакомились с удивительными материалами под названием электреты и разобрали основные методы из получения. Сегодня коснемся подробнее свойств электретов и особенностей их использования в промышленности, науке и технике.

   Основными специфическим свойствами электретов являются: поверхностная плотность зарядов (σэ), потенциал поверхности электрета (Vэ) и время жизни электрета (τэ). Две из них связаны выражением:

    Vэ=(L/(εε0)) σэ

   Где: L – толщина образца, ε – диэлектрическая проницаемость полимера, ε0 – диэлектрическая проницаемость вакуума, равна 8,85*10-12 фар/метр.

   Наибольшая величина гетерозаряда, вызванного дипольной ориентацией Р0 связана с диэлектрической проницаемостью полимера выражением:

    Р0= ε0ст)SEп

    Где: S – площадь электрета, Eп – напряженность поляризующего поля, εст и ε – диэлектрическая проницаемость полимера при частоте ω и ∞ соответственно. Максимальный срок работоспособности электрета σэ определяется диэлектрической проницаемостью окружающей среды и самого полимера, а так же, геометрией образца. При комнатных условиях (н.у.) срок хранения образца отвечает выражению:

    σэ = 100 ε0 [200+(3ε/L)1/2]2

    Поверхностные заряды со временем уменьшаются, что связано как с тепловой миграцией зарядов при сегментной подвижности ММ, так и диэлектрической проницаемостью полимера и окружающей среды. Свой вклад вносят и термодеструктивный, термоокислительный распады и другие виды химических превращений в поверхностном слое полимера. Кроме того, ионизирующие излучения и поток заряженных частиц снижают эффективность электретов за счет хаотичного внесения и компенсации зарядов на поверхности изделия.

    Время работоспособности электретов характеризуется снижением плотности зарядов на поверхности электрета в некоторое количество раз, зависящее от природы и назначения электрета. При нормальных условиях хранения электретов, их время жизни составляет от 0,5 до нескольких лет, в ряде случаев даже более 8 лет.

    Очень важное свойства электретов заключается в способности изменять величину и ориентацию зарядов при приложении механических нагрузок (обычно сжатие или растяжение). Например, пленочные термоэлектреты из поливинилиденфторида имеют пьезоэлектрический коэффициент в пределах (10-20)*10-12 Кл/Н, а термоэлектрет из поливинилхлорида всего 3*10-12 Кл/Н. Что позволяет применять их в датчиках давления и некоторых измерительных приборах.

   Кроме вышеописанных свойств, электреты способны к электрострикции (изменении размеров под действием электрического поля) и пироэлектрике (выработка электрического тока при нагревании). Эти свойства связаны с тепловой подвижностью носителей зарядов при перемещении сегментов ММ.

   Как и любые полимеры, электреты характеризуются механической прочностью, молекулярно-массовым распределением и химической стойкостью в различных условиях. Как следует из методов получения электретов, при внесении внешних зарядов или разрушении ММ с образованием заряженных частиц, происходит расширение молекулярно-массового распределения, что требует использования для получения электретов высококачественных полимеров.

   Наличие в структуре электрета ионов и других носителей зарядов и диполей, делает электреты более жесткими композициями по сравнению с исходными полимерами. Это сказывается, как на усталостной прочности материала при приложении знакопеременных нагрузок, так и на устойчивости свойств материала при изменениях температуры.

    Кроме того, наличие зарядов и диполей в полимере повышает его химическую активность, например, в отношении термоокислительной деструкции или взаимодействия с различными реактивами. Это необходимо учитывать при проектировании устройств, включающих электреты.

    Электреты используют при изготовлении датчиков давления, датчиков электрического поля, измерительных приборах с участием электромагнитных эффектов и других измерительных приборах и элементах КИП. Несмотря на небольшую долговечность, по сравнению, например, с ферромагнетиками и ферритами, детали из электретов можно производить значительно дешевле и более компактных размеров. Что делает их использование предпочтительным для массовых, компактных и недорогих устройств.

   Впервые пленочные термоэлектреты были применены в звукоснимателях, микрофонах и других элементах бытовой электроники еще в конце 1960-х годов. Сегодня электреты широко используются, например, в сенсорах органов управления ноутбуков, калькуляторов, мобильных телефонов, смартфонов и других устройств.

   В исследовательских целях электреты используются при изучении релаксационных процессов в полимерах, воздействия ионизирующих и других излучений и многих других эффектов. Проедены значительные исследования зависимости свойств электретов, на основе многих полимеров, от температуры, частоты внешнего магнитного поля, интенсивности и частоты ионизирующих излучений и других факторов. Не смотря на почти полувековую историю, применение электретов в промышленности имеет весьма значительные перспективы качественного и количественного развития.

Категория: Полимерные материалы | Просмотров: 1483 | Добавил: Chemadm | Теги: электрет, полимер в электрическом поле, свойства полимеров | Рейтинг: 4.8/5
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]