Введение 3
Глава 1.Литературный обзор 5
1.1 Образование электретного состояния в полимерах 5
1.2 Ловушки в диэлектриках 9
1.3 История создания электретов 11
1.4 Релаксация зарядов электретов 13
1.5 Влияние химического состава полимеров на электреты 16
1.6 Электрические поля электретов 17
1.8 Пьезоэлектрический эффект в электретах 18
1.9 Область применение электретов 21
Глава 2.Методы измерения диэлектрических параметров 24
2.1 Диэлектрические измерения постоянных и переменных полях 24
2.2 Широкополосная методика измерения диэлектрической проницаемости29
2.3 Расчет диэлектрической проницаемости 30
2.4 Анализ погрешностей 31
Глава З. Эксперимент 33
3.1 Объекты исследования 33
3.2 Изготовление термоэлектретов 34
3.2.1 Установка для изготовления термоэлектретов 35
3.3 Описание эксперимента 36
3.3.1 Алгоритм измерения диэлектрической проницаемости приготовленных
образцов 38
3.4 Обсуждение результатов 40
Заключение 43
Список использованной литературы
Электреты — это электрические аналоги постоянных магнитов. В данное время полимерные электреты широко распространены. Диапазон их использования огромен, он простирается от бытовой электроники (электретные микрофоны) до техники специального назначения (электретные дозиметры, гидрофоны, газовые фильтры и т.п.). Возможность их использования в этих и новых областях применения (герметизирующие материалы, системы защиты от коррозии и др.) требует увеличения объёмов производства полимерных электретных материалов с заданными электретными и физико- механическими свойствами, с конкурентоспособной себестоимостью. Свидетельством высокого интереса у научного сообщества к исследованию полимерных электретов является проведение международных симпозиумов по электретам [1].
На сегодняшний день большинство существующих технологий создания электретов трудоемки, как правило, они осуществляются в несколько технологических стадий, так же они базируются на электретировании уже переработанных в изделия полимеров, что отрицательно сказывается на энергетических затратах и значительно увеличивает трудоемкость получаемого продукта.
Электрет — это диэлектрик, сохраняющий поляризованное состояние длительное время после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию.
Электретные материалы исследуются различными методами, такими как электронно-парамагнитный резонанс, ядерно-магнитный резонанс, рентген структура анализ. Наряду с этими методами важную информацию дает метод диэлектрической спектроскопии. По диэлектрическим спектрам можно судить о поляризованности образца и его структурных особенностей.
Целью выполнения данной работы является исследование диэлектрических свойств термоэлектретов на основе эпоксидного олигомера DER-331 приготовленных при температуре 110°С, 120°С, 130°С и при разном напряжении поляризации 5кВ, 10кВ, 15кВ. Для достижения поставленной цели необходимо решить ряд задач:
1. провести литературный обзор по свойствам электретных материалов;
2. освоить методику приготовления термоэлектретов на основе эпоксидных смол;
3. провести измерения диэлектрических спектров всех образцов в диапазоне температур -25°C ^ +25°C;
4. Оценить времена диэлектрической релаксации и рассчитать значения энергий активации для всех образцов.
В первой главе данной работы приведена информация по типам и электрическим свойствам электретов. Вторая глава посвящена методике диэлектрических измерений. В третьей главе рассматриваются экспериментально полученные диэлектрические спектры и анализируются полученные результаты.
B результате выполнения работы были достигнуты следующие результаты: изготовлены образцы термоэлектертов на основе смолы DER-331 при температурах отверждения 110°С, 120°С, 130°С и напряжении поляризации 5кВ, 10кВ, 15кВ. Измерены диэлектрические спектры всех образцов в диапазоне температур -25°C ^ +25°C. Построены температурные зависимости времен диэлектрической релаксации для всех образцов и рассчитаны значения энергии активации. Из анализа полученных температурных зависимостей можно сделать следующие выводы:
1. показана, что на значение амплитуды диэлектрической дисперсии термоэлектретов на основе смолы DER-331, сильно влияет температура отверждения композиции, повышение температуры отверждения со 110°С до 120°С увеличивает поляризацию образцов на 30%, а со 110°С до 130°С увеличивает поляризацию на 60%;
2. увеличение напряжения поляризации с 5 кВ до 15 кВ не приводит к существенному увеличению поляризационных свойств поэтому поляризация при напряжении 10кВ и 15кВ является избыточным условием;
3. температура отверждения влияет на структуру полимерной сетке синтезируемой композиции, можно предположить, что увеличении температура отверждения приводит к уменьшению элементарной «ячейки» сетки, это подтверждается уменьшением значений времени диэлектрической релаксации с увеличением температуры отверждения.
