Фізико-хімічні та механічні властивості діелектриків та їх класифікація (стр. 3 из 3)
Знання хімічних властивостей діелектрика важливо для оцінки їх надійності в експлуатації та для розробки технології.
При експлуатації діелектричні матеріали не повинні:
руйнуватися з виділенням побічних продуктів;
не викликати корозії металів до яких вони торкаються;
не взаємодіяти з різними речовинами (газами, водою, кислотами, лугами, сольовими розчинами).
Матеріали при виробництві деталей можуть оброблятися різноманітними хіміко – технологічними способами: склеюватися, розчинятися в розчинах з утворенням лаків і т.д. Розчинність твердих матеріалів може бути оцінена кількістю матеріалу, що переходить в розчин за одиницю часу з одиниці поверхні матеріалу, яка торкається розчину. Найлегше розчиняються в розчинниках речовини, які є близькими до них за хімічною природою, і навпаки. При підвищенні температури розчинність збільшується, а з підвищенням степені поляризації зменшується. Інколи розчинність оцінюють по найбільшій кількості речовини, яка може бути розчинена в даному розчині (за концентрацією насиченого розчину).
5. Вплив випромінювань високої енергії на діелектрики
Радіаційна стійкість матеріалів характеризує стійкість матеріалів до впливу радіоактивних випромінювань високої енергії, при збереженні ними своїх електричних та механічних властивостей. Випромінювання можуть бути корпускулярними або хвильовими.
До корпускулярних випромінювань відносяться швидкі та повільні нейтрони, осколки ядер, α – частини та β – промені (електрони різних швидкостей).
До хвильових випромінювань відносяться: γ – промені, жорстке та м’яке рентгенівське випромінювання.
Інтенсивність випромінювання вимірюється в ватах на квадратний метр [Вт/м2], а для нейтронів вказується щільність потоку енергії швидких та повільних нейтронів крізь поверхню площею [1м2].
Енергія випромінювання, що попадає на поверхню матеріалу, зменшується по мірі проникнення в його глибину, за законом
Р(х) = Ро ∙ е (-μ∙ х,)
де Ро – енергія в повітрі біля поверхні матеріалу; х – глибина проникнення випромінювання; μ – ефективний коефіцієнт послаблення випромінювання в матеріалі.
Для простих речовин
μ
;де λ – довжина хвилі випромінювання, Ζ – номер елемента в таблиці Мендєлєєва, ρ - щільність речовин, К – коефіцієнт пропорційності.
Таким чином , поглинання випромінювання в матеріалі залежить від природи матеріалу та якості випромінювання.
В результаті тривалого або інтенсивного випромінювання може відбутися руйнування будь-якого полімеру, зменшення питомого електричного опору та електричної міцності неорганічних діелектриків.
Захисні властивості різних матеріалів зручно характеризувати поняттям шару десятикратного послаблення тобто товщиною шару речовини, після проходження якого інтенсивність випромінювання послаблюється в десять раз.
Випромінювання високої енергії можуть бути використані в технологічних процесах, для створення нових матеріалів та отримання у них цінних властивостей (підвищення стійкості до нагрівання, механічної міцності) або застосовані для для синтезу необхідних матеріалів.
6. Класифікація діелектричних матеріалів
До діелектричних матеріалів відносяться:
електроізоляційні матеріали, які призначені для:
створення електричної ізоляції струмоведучих частин електричних пристроїв;
використання в якості діелектриків в електричних конденсаторах
активні діелектрики, тобто діелектрики з властивостями, що можуть керуватися:
електричним полем (сегнетоелектрики);
механічним зусиллям (п’єзоелектрики);
електрети (здатні тривалий час зберігати поляризацію).
За агрегатним станом електроізоляційні матеріали поділяються на:
газоподібні ;
рідинні ;
тверді.
В особливу групу можуть бути виділені матеріали здатні переходити з початкового рідинного стану в твердий.
За хімічною природою діелектричні матеріали поділяються на органічні та неорганічні.
Під органічними розуміють з’єднання вуглецю; як правило вони містять також водень, кисень, азот, галогени та інші елементи. Решта діелектричних матеріалів вважається неорганічними; багато з них містять кремній, алюміній (інші метали), кисень і т.п.
Органічні електроізоляційні матеріали мають цінні механічні властивості, гнучкість і еластичність. З них виготовляють волокна, плівки та вироби інших різноманітних форм, тому вони знайшли досить широке застосування.
Серед діелектриків особливе значення мають високомолекулярні органічні матеріали. До високомолекулярних відносяться деякі природні речовини : целюлоза, шовк, білки, каучук. Штучні високомолекулярні матеріали поділяються на два класи:
1. Штучні матеріали , які виготовляються шляхом обробки природних високомолекулярних речовин. Наприклад, з целюлози отримують ефіри целюлози (ацетилцелюлоза, етилцелюлоза , бензилцелюлоза).
2. Синтетичні високомолекулярні матеріали, які виготовляються з низькомолекулярних речовин (природний газ, нафта, вугілля).
Полімери – це речовини , молекули яких складаються з великої кількості груп атомів однакової структури, створюються в результаті об’єднання одна з однією молекул відносно простих за складом речовин, так званих мономерів.
Неорганічні матеріали в більшості випадків не володіють гнучкістю та еластичністю, часто вони є крихкими; технологія їх обробки є складною, при цьому вони характеризуються більш високою стійкістю до нагрівання ніж органічні.
Існують діелектричні матеріали з властивостями, які є проміжними між органічними та неорганічними матеріалами – це елементоорганічні матеріали, в молекули яких окрім вуглецю входять елементи, які зазвичай не входять в склад органічних речовин і є більш характерними для неорганічних матеріалів: Si, Al, P та інші.