52.Диэлектрические материалы. Стекло. Керамика.

Стекло – неорганическое квазиаморфное термопластическое в-во, сосотоящее из смеси различных оксидов. Основа стекол: SiO₂, B₂O₅, P₂O₅ – совместно с оксидами щелочных (Na₂O, K₂O) и щелочноземельных (BaO, CaO) металлов и оксидов металлов (PbO, ZnO, Al₂O₃) составляют исходный продукт для варки стекла. Классификация стекол:

1.По составу:

-Оксидные (основа SiO₂ и др)

-Галогенидные (основа галогениды)

-Хальногенидные (основа сульфиды, селениды, теллуриды)

2.По виду оксидов (силикатные, боросиликатрные, алюминосиликатные, фосфатные и др)

Схема производства:

-Приготовление смеси(шихты) исходных материалов в нужных пропорциях.

-Варка стекол при Т=1300…2100 ⁰С (до тех пока летучие вещества(H₂O,CO₂,SO₃) не удаляться).

-Создание формы изделия и быстрое её охлаждения для получения аморфной структуры.

-Отжиг для снятия напряжения, появившегося из-за резкого охлаждения.

-Дополнительная обработка (шлифовка,полировка, закалка и др).

Свойства стекол сильно зависят от их химического состава и режимов термообработки.

Керамика :

-многофазная система, главные фазы которой – кристаллическая (опред. электромеханические свойства) и стекловидная(опред. технологию изготовления производства).

-Набор неорганических диэлектрических материалов, имеющие высокую нагревостойкость, негигроскопичноть, хорошие электроизоляционные св-ва, механ прочность, стабильность и стойкость к внешним воздействиям.

Классификация керамических материалов:

-Пассивная.

-Установочная (ε<10, повышенная механ прочность, good электроизоляционные сво-ва ). Для деталей радиоламп, опрные, подвесные изоляторы, каркасы катушек.

-Конденсаторная. Для конденсаторов высокого и низкого напряжения.

-Активная (свойства зависят от внешних воздействий).

-Сегнетоэлектрики (В неком интервале температур обладают спонтанной поляризацией, которую можно изменить внешним полем. Высокое значение ε из-за доменной структуры).

-Пьезоэлектрики (генерируют эл заряды под действием механических воздействии или меняют размеры под действием эл поля)

-Электреты (после поляризации долго сохраняют поляризованное состояние и создают вокруг себя эл поле)

-Пироэлектрики (при изменении температуры на их поверхности образуется эл заряд)

-Электролюминофоры(излучают свет под действием эл поля)

-Материалы квантовой электроники(активные элементы квантовой электроники в виде активированных диэлектриков)

50.Диэлектрические материалы. Синтетические полимеры.

Линейные неполярные полимеры. К неполярным полимерам с малыми диэлектрическими потерями относятся полиэтилен, полистирол, политетрафторэтилен, получаемые полимеризацией. Мономерные звенья макромолекул этих полимеров не обладают дипольным моментом. Эти полимеры имеют наибольшее техническое значение из материалов, получаемых полимеризацией.

Линейные полярные полимеры. По сравнению с неполярными полимерами материалы этой группы обладают большими значениями диэлектрической проницаемости (ε=3 - 6) и повышенными диэлектрическими потерями (tg δ = 1^.10^-2 - 6^.10^-2 на частоте 1МГц). Такие свойства обусловливаются асимметричностью строения элементарных звеньев макромолекул, благодаря чему в этих материалах возникает дипольно-релаксационная поляризация. Удельное поверхностное сопротивление этих материалов сильно зависит от влажности окружающей среды. К числу этих полимеров относятся поливинилхлорид, фторолон-3 (политрифторхлорэтилен), полиамидные смолы. Для электротехнических целей эти полимеры применяются в основном как изоляционные и конструкционные в диапазоне низких частот.

Полимеры, получаемые поликонденсацией. В зависимости от особенностей проведения реакции поликонденсации могут быть получены полимеры как с линейной, так и с пространственной или сетчатой структурой молекул. В связи с тем, что при поликонденсации происходит выделение низкомолекулярных побочных продуктов, которые не всегда могут быть полностью удалены из полимера, диэлектрические параметры поликонденсационнных полимеров несколько ниже, чем у получаемых с помощью полимеризации. Однако поликонденсационные полимеры могут быть получены с рядом ценных свойств, обусловливающих их широкое применение для материалов, применяемых в электротехнических целях. Так, линейные поликонденсационные полимеры имеют высокую прочность и большое удлинение при разрыве. Многие из них способны вытягиваться в тонкие нити, из которых можно получать электроизоляционные ткани, пряжу. Некоторые полимеры применяются для изготовления пленочных матриалов. Поликонденсационные полимеры с линейной структурой макромолекул, которым присущи свойства термопластичных материалов в исходной стадии, являются в своей конечной стадии термореактивными и широко применяются как связующее в пластмассах в качестве лаковой основы и в производстве слоистых пластиков. Из числа наиболее широко применяемых поликонденсационных полимеров можно назвать фенолформальдегидные , эпоксидные , кремнийорганические , полиэфирные. Фенолформальдегидная смола (резол), молекулы которой при нагревании легко переходят в пространственное строение благодаря наличию релаксационноспособных групп (-CH₂OH-) В таблице приведены основные показатели некоторых упомянутых полимеров.

Диэлектрические параметры	Полиэтилен	Фторопласт-4	Поливинилхлорид	Эпоксидные смолы
p, Ом.м	1015	1015 - 1018	1011 - 1013	1012 - 1013
ε, 1МГц	2.2 - 2.4	1.9 - 2.2	3.1 - 3.4	3.9 - 4.2
tgδ, 1МГц	(2 - 4).10-4	(2 - 2.5).10-4	0.015 - 0.018	-
Епр, МВ/м	45 - 55	25 - 27	35 - 45	20 – 80
Траб, оС	90	260	90	120 – 140