Конструкционные пластмассы
жүктеу/скачать 12,88 Mb.
|
Кн Архипова Полимеры с комплексом особых свойств (копия)
| Электреты. Некоторые полимерные диэлектрики обладают свойством находится в наэлектризованном состоянии длительное время. Они принадлежат к группе так называемых электретов. Основное их применение - источники электрического поля в различных датчиках, электромерах, в высоковольтных генераторах, дозиметрах радиоактивности. Пленочные электреты используют в микрофонах, громкоговорителях, звукоснимателях. Можно использовать полимерные электреты как источники или аккумуляторы электрической энергии для питания различных приборов в аварийных ситуациях.
Способы создания полимерных электретов могут быть различными. Например, термоэлектреты образуются при нагревании пластиков (термопластов) в постоянном электрическом поле выше температуры размягчения полимера. Под воздействием поля в этих условиях в полимере происходит ориентационная электрическая поляризация диполей и смещение ионов, возникающих при диссоциации ионогенных примесей или функциональных групп самого полимера (если он имеет ионогенные группы в своей структуре). При охлаждении в электрическом поле эта поляризация "замораживается" и в полимере образуются поверхностные заряды, противоположные по знаку потенциалам на прилегающих электродах (гетерозаряды). В полях большой напряженности и при наличии воздушных зазоров между полимером и электродами происходят электрические разряды, при которых носители зарядов вовлекаются в полимерный диэлектрик. При этом на поверхности полимера образуются заряды, знак которых совпадает со знаком потенциалов на прилегающих электродах (гомозаряды). Общий поверхностный заряд образующегося электрета равен разности гетеро- и гомозарядов. Электреты, имеющие значительный поверхностный электрический заряд, полученный за счет поляризации в электрическом поле, можно создать также путем проведения реакции полимеризации полярных мономеров в электрическом поле, или получением пленки в электрическом поле из раствора обычного полимера, или наложением электрического поля на процессы вылканизации каучука и отверждения реактопласта. Кроме того, электреты можно получить и без воздействия электрического поля, например, механическим деформированием полимера (механоэлектреты), действием света (фотоэлектреты), действием магнитного поля (магнитоэлектреты), воздействием пучка заряженных частиц (радиоэлектреты), или коронного разряда (короноэлектреты), или трения (трибоэлектреты). В любом случае образующийся электрет содержит поверхностные заряды. Плотность этих зарядов (δэ) является важнейшей характеристикой электрета, как и время их жизни, общий потенциал поверхности (Vэ) и максимальная величина гетерозаряда (Р0). Эти величины связаны с диэлектрической проницаемостью (ε) формулами: ; где и – толщина и площадь диэлектрика; εст и ε∞ – значения диэлектрической проницаемости при частоте, равной 0 и ∞, соответственно; ЕП – напряженность поляризующего поля. С течением времени поверхностный заряд на электретах уменьшается. Это связано с тепловой разориентацией диполей и с компенсацией зарядов за счет электропроводности полимера. Время жизни электрета, характеризующееся временем релаксации, т.е. уменьшением поверхностной плотности зарядов σэ в е раз, при нормальных условиях хранения составляет 0,5 – 5 лет. На пластинчатых электретах из полиметилметакрилата толщиной 1 – 2 мм можно получить плотность заряда, равную (3 – 5) · 10-5 Кл/м2, а на пленках (толщиной всего 10 мм) из тефлона, поликарбоната и полиэтилентерефталата (ПЭТ) это значение достигает 10-3 – 10-4 Кл/м2. Поверхностное напряжение на пленках ПЭТ за 120 суток снижается от исходного значения 200 В не более чем на 20%. Во влажных условиях хранения релаксация зарядов на полимерных электретах существенно ускоряется, особенно для электретов на основе ПЭТФ и полиимида. Для некоторых полимерных электретов характерно важное свойство – способность изменять величину и знак поверхностного заряда при механическом воздействии – нагружении (пьезоэффект) или при изменении температуры (пироэффект). Эти эффекты наблюдаются только в том случае, если электрет предварительно заряжен (поляризован). Наибольшие по величине пьезоэффекты получают на тонких пленках поливинилиденфторида (ПВДФ) и поливинилхлорида (ПВХ). Пленочные термоэлектреты на основе ПВДФ и его сополимеров характеризуются пьезоэлектрическим коэффициентом (10 ÷ 20) · 10-12 Кл/Н, электреты на основе ПВХ имеют пьезоэлектрический коэффициент почти на порядок ниже: 3· 10-12 Кл/Н. Полимерные пьезоэлектрические материалы по сравнению с традиционными пьезокермиками (цирконат – титанат свинца или титанат бария) характеризуются низкой плотностью, гибкостью, простотой изготовления, высокой пьезочувствительностью. Возможно получение полимерных композитов с пьезоэлектрическими свойствами за счет наполнения полимерной матрицы твердыми пьезоэлектриками. жүктеу/скачать 12,88 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|