Лекція 7 пробій діелектриків

План викладу матеріалу розділу

	1 Види електричного пробою діелектриків
	2 Пробій твердих діелектриків 3 Пробій рідини 4 Пробій газів

Будь-який діелектрик може бути використаний тільки при напруженностях поля, що не перевищують деякого граничного значення. Якщо напруженість поля перевищить деяке критичне значення, відбудеться пробій діелектрика, при цьому крізний струм, що йде через діелектрик, різко зростає, а опір діелектрика падає до дуже низької величини. Схематично залежність струму через діелектрик від напруги при пробої діелектрика може бути представлена графіком (рис.1).

Е лектричний пробій це явище утворення під дією високої напруги електропровідного плазменного каналу в діелектрику між електродами ізоляційного проміжку. При цьому діелектрик перестає бути діелектриком і напруга між електродами зменшується до нуля. Після відключення ізоляційного проміжку з рідким або газоподібним діелектриком від джерела напруги канал розряду в рідині й у газі зникає й після деякого часу напругу можна знову подавати на пристрій. Електрична ізоляція цих матеріалів відновлюється. У твердих діелектриках канал розряду руйнує сам матеріал і не відбувається самовідновлення. Напругу на пристрої практично неможливо подати після одиничного пробою.

Найбільше значення напруги, яка було прикладено до діелектрика у момент пробою, називається пробивною напругою Uпр, а відповідну напруженість поля – електричною міцністю діелектрика Е_пр . Електрична міцність визначається величиной пробивної напруги, віднесеної до товщини діелектрика h в місці пробою

Е _пр = Uпр/ h ( 1 )

де h- товщина діелектрика в місці пробою.

Е лектричну міцність зручно виражати|виказувати| в Мв/м. Вона залежить від матеріалу діелектрика, конфігурації електродів, зовнішніх факторів, якості діелектрика, типу напруги. В більшості випадків при зростанні h величина Е _пр зменшується, тобто величина Uпр зростає із збільшенням ізоляції не лінійно, а повільніше, як показано на рис.2. Таким чином, тонкоплівкова ізоляція з погляду використання її електричної міцності краща. Проте при переході до особливо тонких шарів починають позначатися неминучі неоднорідності матеріалу і Е _пр знову починає знижуватися.

Пробій може бути повним, якщо провідний канал проходить від одного електроду до іншого і замикає їх, та неповним, якщо провідний канал не досягає хоча б одного з електродів. У твердих діелектриків крім пробою через об’єм можливий пробій також по поверхні – поверхневий пробій.

В діелектриках можливі електричний, тепловий, електрохімічний, іонізаційний та електромеханічний пробої. В промисловості для випробування діелектриків на пробій застосовують спеціальне обладнання (рис.3).

Пробій твердих діелектриків

Ф ізична природа пробою твердих ди­електриків| різна. Розрізняють декілька видів пробою: електричний про­бій| макроскопічно однорідних діелект­риків|, електричний пробій неоднорідних діелектриків, електротепловий|тепловий| пробій, електрохімічний|електрохімія| пробій.

Електричний пробій однорідних діелектриків за своєю природою є чисто електронним процесом, що полягає в створенні в діелектриці електронної лавини з невеликого числа електронів під дією сильного електричного поля. Цей вид пробою характеризується швидким розвитком, він протікає протягом 10^-7 — 10^-8 с. При електричному пробої однорідних матеріалів велике значення має неоднорідність електричного поля. Пробивна напруга в однорідному і різко неоднорідному полях сильно розрізняються. Таким чином, одні і ті ж зразки в полях різного ступеня неоднорідності виявляють різні значення електричної міцності.

У неоднорідних діелектриках електричний пробій ча­ще| всього спостерігають в твердих діелектриках, що мають пористість. Пористість визначається самою природою діелектрика, наприклад| у|біля| волокнистих матеріалів, або з'являється|появляється| в процесі экс­плуатации|, наприклад в шаруватій ізоляції, на основі слюди. Наявність газових включень|приєднань| в таких діелектриках приво­дит| при підвищеній напрузі|напруженні| до розвитку ударної іонізації газу. |осередки| Внутрішня іонізації в порах діє | на основний твердий компонент ізоляції унаслідок|внаслідок| бомбардиров­ки іонами і електронами. Електричний пробій неоднорідних діелектриків| також відрізняється достатньо|досить| швидким розвитком. У|біля| багатьох технічних діелектриків електрична міцність практично не залежить від температури до деякого її значення. Вона різко падає із|із| збільшенням температури, що говорить про появу електротеплового|теплового| пробою.

На значення електричної міцності діелектрика безпосередньо впливає вид напруги|напруження| і час його дії. Так, при короткочасних імпульсах пробій відбувається|походить| при більших на­пругах|, ніж у разі|в разі| постійної або тривало прикладеної змінної напруги|напруження|.

У порівнянні з повітрям, у якого Епр порядку 3 МВ/м, найбільших значень Епр при електричному пробої у твердих діелектриків досягає 10² - 10³ МВ/м, у той час як у ретельно очищених рідких діелектриків становить приблизно 10² МВ/м.

Тепловий пробій обумовлений зменшенням активного опору діелектрика внаслідок діелектричних втрат в електричному полі, що призводить до росту активного струму і подальшого нагрівання діелектрика у результаті в місці пробою відбувається прогресуючий розігрів діелектрика, що супроводжується утворенням вузького проплавленого каналу високої провідності.

Електротепловий|тепловий| пробій виникає у разі, коли кількість тепла, що виділяється усередині|всередині| діелект­рика| за рахунок діелектричних втрат, буде більше кількості тепла, що відводиться|відводить| в навколишнє середовище. В стані теплової рівноваги тепловий пробій відсутній. Але так, як tg  росте з підвищенням температури, тепловиділення перевищить тепловіддачу і діелектрик швидко нагріватиметься, що приведе до його руйнування (обвуглюванню, розплавленню). Пробивна напруга при електротепловому пробої залежить від ряду чинників: частоти електричного поля, умов охолоджування, температури навколишнього середовища. Крім того, напруга електротеплового пробою пов'язана з нагревостійкістю матеріалу. Органічні діелектрики унаслідок малої нагрівостійкості за інших рівних умов мають нижчі значення пробивної напруги при електротепловому пробої, ніж неорганічні. Електротепловий пробій найбільш вірогідний при підвищених температурах (як самого діелектрика, так і навколишнього середовища), при високій частоті і при тривалій дії напруги. При імпульсній напрузі електротепловий пробій зазвичай не встигає розвинутися із-за недостатньої тривалості дії напруги.

В умовах, коли принципово можливий електротепловий пробій, треба застосовувати електроізоляційні матеріали з малим tg і високою його температурною стабільністю; бажано використовувати матеріали і системи ізоляції, що забезпечують підвищену теплопровідність.

Тепловий пробій звичайно відбувається протягом 10^-2-10^-3 с. Пробій діелектрика при тепловому пробої відбувається там, де гірше всього тепловіддача.

Е_пр при тепловому пробої зменшується:

• при збільшенні температури;

• при збільшенні часу витримки зразка під напругою;

• при збільшенні товщини діелектрика через погіршення тепловідводу від внутрішніх шарів (U_пр зі збільшенням товщини діелектрика росте нелінійно).

Іонізаційний пробій обумовлений іонізаційними процесами внаслідок часткових розрядів в повітряних порах матеріалу, утворення в них хімічно агресивних речовин, прискорених іонів та виділення тепла. Ці процеси знижують електричну міцність ізоляції і поступово руйнують її.

Електромеханічний пробій може спостерігатися у крихких матеріалів в сильно неоднорідних електричних полях.

Електрохімічний пробій відбувається при напругах менших електричної міцності діелектрика і обумовлений хімічними процесами, що відбуваються в діелектриці під впливом електричного поля. Хімічні зміни приводять до старіння діелектрика, тобто до поступового необоротного зменшення опору, а отже, до постійного зниження електричної міцності. Старіння особливе помітно виявляється при постійній напрузі і низьких частотах, в умовах підвищеної температури і вологості повітря. Електрохімічний пробій для свого розвитку вимагає тривалого часу.

Старіння властиве, насамперед|передусім|, органічним діелект­рикам|, в яких воно обумовлене, перш за все|передусім|, розвитком іоніза­ційного| процесу в повітряних включеннях|приєднаннях| з|із| виділенням озону і оксидів азоту, що приводять|призводять| до поступового хімічного руйнування ізоляції. Проте|однак| старіння може мати місце і в деяких неорганічних діелектриках, наприклад в титановій|титан| кераміці, що містить|утримує| оксиди металів змінної валентності, електрохімічний|електрохімія| пробій зустрічається значно частіше, ніж в кераміці, що складається з оксидів алюмінію, кремнію, магнію, барії.

П оверхневий пробій діелектрика виникає унаслідок неприпустимо великих поверхневих струмів. По суті, поверхневий пробій не руйнує твердий діелектрик, але поява токоведущего каналу в газоподібному діелектрику поблизу поверхні твердого діелектрика знижує пробивну напругу. Значення поверхневої пробивної напруги залежить від вологості, наявності на поверхні забруднень, тріщин, шорсткості, а також від конфігурації електродів, форми твердого діелектрика, тиску і температури. Чим сильніше виражені гідрофільні властивості діелектрика, тим менше пробивна напруга. Для боротьби з поверхневим пробоєм замінюють повітря рідким діелектриком, очищають поверхню твердого діелектрика і створюють ребристі поверхні твердого діелектрика (рис.4), що робить довшим розрядний проміжок.

Пробій рідких діелектриків

Рідкі діелектрики мають значно більше значення електричної міцності, ніж гази. Наявність в рідині домішок|нечистот| (наприклад, гази, волога, механічні частинки|частки|) значно знижує пробивну напругу|напруження| і ускладнює з'ясування механізму пробою.

У дуже чистих рідинах при великих значеннях напруженості електричного поля може існувати виривання електронів з|із| металевих електродів і руйнування молекул самої рідини. При цьому велика електрична міцність рідини порівняно з|порівняно до| газом обумовлена малою довжиною вільного пробігу електронів.

У технічно|технічний| чистих рідинах пробій пов'язаний з локальним перегрівом|перегріванням| рідини і скипанням її в місцях|місце-милях| найбільшої кількості домішок|нечистот|, яка приводить|призводить| до створення|створіння| газового містка між електродами.

На радіочастотах пробій рідини обумовлений її розігріванням за рахунок діелектричних втрат, що може приводити|призводити| до термічного руйнування рідини. Тому необхідно встановлювати знижені робочі значення напруженості поля для рідких діелектриків при радіочастотах в порівнянні з промисловою частотою. Очищення|очистка| рідини значно збільшує її електричну міцність.

Пробій ізоляції – одне з найсерйозніших пошкоджень електротехнічного устаткування, яке виключає його подальшу експлуатацію. Тому номінальна напруга електричної ізоляції повинна бути істотно менше пробивної. Відношення U_пр/U_н називають коефіцієнтом запасу електричної міцності ізоляції.

Пробій газоподібних діелектриків

В слабких електричних полях молекули газів електрично нейтральні, і газ не здатен проводити електричний струм. Вільні носії заряду можуть виникати під дією зовнішніх іонізуючих факторів (напр., космічного або радіоактивного випромінювання).

Інші умови виникають в сильних електричних полях. Відбувається ударна іонізація та фотоіонізація.

Електрони, які мають набагато більшу рухливість, ніж іони, в сильному полі набувають між двома зіткненнями енергію W=eE, достатню для іонізації молекул газу: WW_i (W_i – енергія іонізації, складає 4-25еВ; е- заряд електрона;  - довжина вільного пробігу). В деяких випадках електрон, розігнаний полем, не іонізує молекулу, а переводить її в збуджений стан, після чого вона віддає свою надлишкову енергію, випромінюючи фотон. Останній поглинається іншою молекулою, котра при цьому може іонізуватись. Така фотонна іонізація завдяки великій швидкості поширення випромінення призводить до дуже швидкого розвитку в міжелектродному проміжку каналів з підвищеною провідністю газу.

Це явище використовується в газових розрядниках рис.5. Газові розрядники застосовуються для захисту устаткування від стрибків високої напруги в перехідних режимах. Важлива відмітна риса таких пристроїв - можливість багаторазового витримування перевантажень у десятки кА. При виникненні напруги певного рівня в розряднику виникає дуговий розряд, опір пристрою при цьому різко падає. При зниженні високої напруги опір р озрядника відновлюється.

Газові розрядники часто використаються в хDSL устаткуванні зв'язку, де вони захищають лінію від наведених перешкод, що виникають у результаті грозових розрядів і електромагнітних імпульсів.

Вольт-амперна характеристика (ВАХ) газу зображена на рис.6; на ній можна виділити три ділянки: на першій виконується закон Ома; на другій підвищення напруги не збільшує струм, оскільки всі іони, що створюються в газі, розряджаються на електродах. На третій при перевищенні U_кр виникає ударна іонізація, і струм лавиноподібно зростає.

Електрична міцність Е_пр газів в значній мірі залежить від тиску (рис.7). При високому тиску збільшення Е_пр, викликане зменшенням довжини вільного пробігу електронів, а при малому – зменшенням ймовірності зіткнень електронів з молекулами газу із-за зменшення числа молекул в одиниці об’єму. Пробій в високому вакуумі обумовлений вириванням електронів з поверхні електроду (холодна емісія). При цьому міцність Е_пр більше не змінюється (“поличка” на рис.7). Звідси випливає застосування газів при високому тиску в техніці високих напруг та конструювання вакуумних конденсаторів для високих напруг на високих частотах.

Електрична міцність Е_пр газу також залежить від відстані між електродами d. На малих відстанях спостерігається значне підвищення Е_пр (рис.8), що пояснюється зменшенням ймовірності зіткнень електронів з молекулами газу в міжелектродному проміжку.

Викладене вище стосується процесів в однорідному полі. Особливості пробою газу в неоднорідному електричному полі:

- виникнення часткового розряду у вигляді корони в місцях, де Е досягає критичних значень, з подальшим переходом корони в іскровий розряд та дугу з підвищенням напруги;

- значення U_пр залежить від полярності електродів (рис.9) із - за впливу об’ємного заряду.

Після пробою газового проміжку він заповнюється газорозрядною плазмою. Надалі, залежно від потужності джерела напруги в проміжку розвиваються різні види розрядів. Якщо джерело недостатньо потужне й тиск невеликий, то розвивається тліючий розряд. Цей розряд відбувається має кілька характерних зон, основні з яких - темний простір у катода й світний анодний стовп. У темному просторі електрони не мають досить енергії для збудження молекул і тому немає світіння. У позитивному стовпі світіння викликане випромінюванням збуджених молекул. Анодне світіння використовується в люмінесцентних лампах (рис.10), тиратронах з холодним катодом (рис.11), тиратронах з гарячим катодом (12), цифрових індікаторах (рис.13), плазмових панелях (рис. 14 ,15).

Рис.10 Будова люмінесцентної лампи Рис.11. Тиратнони з холодним катодом

Рис.12.Тиратрони з гарячим катодом Рис.13. Цифрові індікатори

Рис.14.Будова плазмової панелі Рис. 15. Структура комірки

У випадку потужного жерела напруги в проміжку після пробою виникає дуговий розряд. Він характеризується вузьким високотемпературним каналом з високою щільністю струму. У промисловості використовується, зокрема при електрозварюванні.

У більших проміжках при нормальному й підвищеному тиску механізм пробою міняється. Справа в тому, що в міру подовження лавини заряд поблизу фронту лавини, що розвивається, наростає, напруженість електричного поля також усе більше й більше зростає. При деякій напруженості можливе поширення розряду практично без участі електродів, за рахунок високої напруженості. Відбувається так званий лавинно-стримерный перехід, перехід розряду із багатолавинної форми в стримерную форму.

Стример - поширення з високою швидкістю в проміжку ї плазменного локального утворення. Наочно стример можна уявити собі як ї кульку із плазми, що пробігає від одного електрода до іншого.

У міру подовження проміжку, для довгих проміжків, можливе виникнення повторних стримерів у сліді першого стримера. Це відбувається тому, що місце де пройшов стример прогрівається, щільність газу зменшується, його електрична міцність зменшується, і в сліді стримера можуть виникати й поширюватися нові стримеры зі своїм додатковим нагріванням і т.д. У результаті локального підвищення температури в ньому починається термоіонізація, і зростає електропровідність Виникаюча структура - лідер еквівалентний просуванню електрода у вигляді вістря вглиб проміжку й сприяє пробою довгих проміжків. У лініях електропередач реалізується саме цей вид пробою.

Крім того, для ліній електропередач і інших систем з неоднорідним полем виникає особливе явище розряду - корона. Це іонізаційні процеси в локальній області поблизу електрода, частіше поблизу гострих електродів, де локальне електричне поле може бути дуже великим. Вони приводять до втрат енергії, вносять шуми в радіочастотному діапазоні, виділяють озон і шкідливі оксиди азоту (Рис.16).

Рис.16. Пробій діелектрика Рис.17. Пробій в надвеликому проміжку

Для надвеликих проміжків, а точніше у випадку ультрависоких напруг, виникає нове явище - аномальний розряд. При напрузі позитивної полярності щодо землі вище 3.3 МВ або негативної полярності щодо землі вище 5.5 МВ розряд у повітрі здобуває нові властивості, а саме, здатність розвиватися не в напрямку поля, а в довільному напрямку (Рис.17).

Пробивна напруга|напруження| газу в однорідному електричному полі, змінюється залежно від частоти, особливо в області радіочастоти (рис.18).При невеликих частотах амплітудне значення пробивної напруги|напруження| збігається із|із| значенням пробивної напруги|напруження| при постійному струмі|току|, оскільки напівперіод зміни зовнішнього поля значно більше, ніж час формування електронної лавини. На ділянці високих частот тривалість напівперіоду зміни поля стає менше часу формування електронної лавини, тому пробивна напруга|напруження| зростає і може досягти значень в 1,5 разу більших ніж при постійному полі.

На ділянці середніх частот спостерігається невелике зниження пробивної напруги|напруження|, яке досягає мінімуму|мінімум-ареалу| при частоті ~ 5 Мгц. Зниження пробивної напруги|напруження| в цьому випадку пояснюється викривленням поля, обумовленим утворенням об'ємних зарядів в газі, унаслідок|внаслідок| різної рухливості іонів і електронів.

Електрична міцність в значній мірі|значною мірою| залежить від хімічного складу газу. Швидкість і, відповідно,, енергія електронів, якої вони набувають|придбавають| при переміщенні в електричному полі, визначаються в основному характером|вдачею| зіткнення|сутички| електронів з|із| молекулами даного газу. Коли електрони в газі при зіткненні|сутичці| з|із| молекулами мають відносно велике кількість непружних зіткнень|сутичок|, що характерний для складних молекул, тоді для того, щоб вони досягли енергії необхідною для іонізації, потрібні великі напруженості електричного поля і електрична міцність такого газу вища, тому часто газам з|із| малим потенціалом іонізації відповідає велика електрична міцність.

Так, одноатомні інертні гази (гелій, неон), в яких вказані втрати малі, мають високий іонізаційний потенціал і низьку електричну міцність, і навпаки, важкі|тяжкі| гази з|із| високою молекулярною масою характеризуються підвищеною електричною міцністю. До їх числа, зокрема, відносять элегаз| (гексафторид| сірі), фреон, у|біля| яких електрична міцність в 2,5 разу вище, ніж у|біля| повітря .

Контрольні питання

1. Що спричиняє пробій діелектриків?

2. Яка залежність пробивної напруги газів від тиску?

3. Опишіть процес пробою газу в однорідному полі.

4. Приведіть залежність електричної міцності газів від відстані між електродами.

5. Опишіть процес пробою газів в неоднорідному полі.

6. Назовіть види і механізми пробою рідких діелектриків.

7. Які фактори впливають на електричну міцність рідини?

Лекція 8

НЕОРГАНІЧНІ ДІЕЛЕКТРИКИ

План викладу матеріалу розділу

1	Особливості неорганічних діелектриків
2	Скло
3	Ситал
4	Керамічні матеріали
5	Слюда
6	Активні діелектрики

Всі діелектричні матеріали можна розділити на групи, використовуючи різні принципи. Наприклад, розділити на неорганічні й органічні матеріали.

Неорганічні діелектрики: скло, слюда, кераміка, неорганічні плівки (окисли, нітриди, фториди. Особливості неорганічних діелектриків - негорючі, як правило, світло-, озоно, - термостійкі. Старіння на змінній напрузі практично відсутнє, схильні до старіння на постійній напрузі.

Електроізоляційне скло – неорганічний аморфний матеріал, що являє собою систему різних оксидів. Основу скла, яке найширше застосовується, складає SiO₂; воно називається силікатним.

Скло одержують при переохолоджуванні мінерального розплаву (скломаси). В цьому випадку молекули не встигають утворити кристалічну решітку і залишаються закріпленими в випадкових положеннях в момент зростання в’язкості. Якщо вести охолодження розплаву повільно, то збільшується ймовірність переходу речовини в кристалічний стан.

На відміну від кристалічних матеріалів, скло не має чіткої певної температури плавлення; при нагріванні у відповідному температурному інтервалі воно поступово розм’якшується, переходячи з твердого крихкого стану у високов`язкий і далі – у рідкотекучий стан – скломасу. Властивості скла змінюються в широких межах залежно від їх складу та режиму теплової обробки.

Обробка скла полягає в нагріванні його до достатньо високої температури і формуванні з розм’якшеного скла потрібних виробів (пресуванням, прокаткою, видуванням та ін. способами), відпалі їх (нагріванні до температури 450 - 600ºС і поступовому охолодженні), щоб запобігти розтріскуванню.

Температура розм’якшування скла знаходиться в межах 400 - 1600°С; найвище значення належить кварцовому склу (склад 100% SiO₂). Домішки до SiO₂, зокрема лужні оксиди, знижують температури плавлення та розм’якшування, полегшуючи технологію виготовлення та обробки, однак погіршують ізоляційні властивості скла. Дуже важливим є також температурний коефіцієнт лінійного розширення α_l. Назви скла “вольфрамове” та “молібденове” пояснюються не його складом, а тим, що значення α_l такого скла близькі відповідно до α_l вольфраму та молібдену відповідно, що дуже важливо для електровакуумної техніки.

Звичайне скло прозоре для променів видимої частини спектру. Деякі добавки надають склу певного забарвлення (СоО – синє, Сr₂О₃ – зелене, UO₂ – жовте), що використовується при виробництві кольорового скла. Завдяки вмісту домішки оксидів заліза технічне скло сильно поглинає ультрафіолетові промені. Увіолеве скло з вмістом Fe₂O₃ менше 0,02% - прозоре для ультрафіолетових променів.

При нормальній температурі у різних сортів технічного скла питомий опір має значення ρ = 10⁶ - 10¹⁵ Ом/м. Збільшення в складі скла вмісту оксидів лужних металів зменшує ρ. Поверхня скла гідрофільна (змочується водою), що спричиняє високу поверхневу електропровідність скла при перевищенні відносною вологістю повітря 30%.

За застосуванням в радіоелектроніці розрізняють електровакуумне та ізоляторне скло, склоемалі, скловолокно та світловоди.

Електровакуумне скло застосовують для виготовлення балонів електронних і газорозрядних ламп, оболонок рентгенівських ламп, горловини кінескопів і тому подібне Крім того, їх широко застосовують в напівпровідниковій промисловості для отримання металоскляних спаїв в корпусах малопотужних приладів .

Ізоляторне скло використовують для виготовлення ізоляторів (рис.1), герметизації виводів кварцевих резонаторів рис.2, деяких типів конденсаторів (рис.3), терморезисторів. Боросилікатне та алюмосилікатне скло застосовують для виготовлення ізоляційних основ мікросхем. Стекла використовують п|ри виготовленні литого мікродроту|проводу| в скляній ізоляції. Надмалий діаметр мікродроту|проводу| (до 1 мкм|) дозволяє вирішити|рішати| в приладобудуванні ряд|лава| питань, пов'язаних з мініатюризацією|, підвищенням точності і стабільності, розширенням діапазону допустимих кліматичних і механічних дій.

Склоемалями називають склоподібні покриття, що наносяться на поверхню виробів з метою захисту від корозії, електричної ізоляції, а також надання естетичного зовнішнього вигляду. При емалюванні порошок скла подрібнюють, наносять на поверхню виробу і обпалюють. В результаті плавлення емаль розтікається по поверхні виробу, і після охолоджування, залишається на ній у вигляді тонкого (0,1—1,0 мм) суцільного склоподібного покриття.

Склоемалі застосовують як електроізоляційний ма­теріал| для трубчастих резисторів, в яких на зовнішню по­верхню керамічної трубки|люльки| нанесена|завдавати| дротяна обмотка (рис.4). Шар емалі, що наноситься|завдає| поверх неї, створює ізоляцію між окремими витками, між обмоткою і навколишнім середовищем, а також за­хищає | її від дії вологи, від окислення|окислений| і тому подібне.

Скловолокно одержують з розплаву скла, переважно алюмоборосилікатного. Розплавлена скломаса проходить через фільєри (рис.5). Нитка, що виходить з фільєри, при високій температурі витягується в тонке волокно діаметром кілька мікрометрів. При витягуванні відбувається орієнтація молекул, сприяюча підвищенню гнучкості і механічної міцності скла. Скловолокно відрізняється від органічного волокна вищою термічною стійкістю, підвищеною механічною міцністю, хорошими електроізоляційними властивостями.

З скляних ниток виготовляють оптичні кабелі (рис.6), ізоляцію монтажних, обмоточних та мікропроводів, склотканини, котрі використовують у виробництві термостійких склолакотканин та склотекстолітів. Прес-порошок з коротких скловолокон застосовують як наповнювач для пластмас. Стеклово­локно в порівнянні з органічними волокнами відрізняється вищою нагрівостійкістю (дроти|проводи| з|із| скловолокнистою ізо­ляцією| можуть тривалий час працювати при температурах до 600°С|), підвищеною механічною міцністю 1,6—25ГПа|, |відносно| малою гігроскопічністю (0,2—4%), хорошими|добрими| електроізоляційними властивостями.

Рис.5. Піч для скловолокна Рис.6. Оптичні кабелі

С вітлопроводи є волокном, що складається з двох шарів: світоведучої жили з високим показником заломлення n_к і ізоляційної оболонки з меншим показником заломлення n_и (рис.7). Випромінювання, падаюче на вхідний торець прозорого світлопровода, розповсюджується по ньому завдяки неодноразовому повному внутрішньому віддзеркаленню від поверхні розділу жили і оболонки і виходить з протилежного торця. У таких світлопроводах втрати світлової енергії на поверхні розділу жили і оболонки малі навіть для променів, що зазнають тисячі віддзеркалень, ослаблення світла обумовлене лише поглинанням в матеріалі і віддзеркаленням від торців. Тому основний шлях зниження втрат в світлопроводах — чистота початкових матеріалів і стерильність виробництва.

У видимій і ближній|близькій| інфрачервоній об­ласті| спектру найбільшого поширення набули волокна світлопроводів|світловодів|, виготовлені| з|із| оптичного скла. У менш відповідальних випадках, наприклад для цілей освітлення, замість скляних волокон світлопроводів|світловодів| застосовують дешевші пластмасові волокна з|із| поліметилметакрилату, полістиролу і інших пластмас.

Ситали, склокристалічні матеріали, які одержують об’ємною кристалізацією скла спеціального складу. Складаються з однієї, або кількох кристалічних фаз (розмір кристалів, звичайно, не перевищує 1 мкм, вміст кристалічної фази до 95%), рівномірно розподілених у скловидній фазі. Вони займають проміжний стан між звичайним склом та керамікою, тому інколи їх називають склокерамікою. Властивості ситалів визначаються природою оксидів, що утворюють кристалічну та скловидну фази, та кількісним співвідношенням цих фаз. Більшість ситалів характеризується великою механічною міцністю, термостійкістю, низьким термічним коефіцієнтом розширення, високою діелектричною проникністю і низькими діелектричними втратами, водостійкістю та газонепроникністю. Залежно від складу, ситали можуть бути оптично прозорі або радіопрозорі, жаростійкі або стійкі до радіації. Розроблено також сегнето- і п’єзоситали, які використовуються як активні діелектрики.

Як правило, електротехнічні ситали мають кращі електроізоляційні параметри, ніж аморфне скло такого ж складу. Властивості ситалів дозволяють їх застосування в різних приладах радіоелектронної техніки, яка працює в широкому діапазоні частот (рис.8).