- •Кириллов Олег Леонідович
- •I. Електротехнічні матеріали.
- •II. Конструкційні матеріали.
- •III. Матеріали спеціального призначення.
- •I. 1.1. Структура, типи кришталевих грат, дефекти будівлі металів.
- •I.1.2. Властивості металів і сплавів
- •I.1.3. Сплави на основі Fe.
- •1.2.1. Призначення і види термічної обробки:
- •I.4.1. Механічна обробка металу.
- •I.4.1.2. Засоби обробки металів.
- •I.4.1.3. Суттєвість обробки тиском і її види
- •I.4.2. Електрофізичні і електрохімічні засоби обробітки металів.
- •II.1.1. Класифікація провідникових матеріалів.
- •II.1.2. Поняття металевий провідник.
- •II.1.3. Фізичні процеси в провідниках, електропровідність, поняття опір.
- •II. 1.4. Вплив на опір різноманітних факторів.
- •II. 1.4. А. Термальна залежність питомого опору металевих провідників.
- •II. 1.4. Б. Домішки і дефекти. Сплави.
- •II. 1.4. В. Опор тонких металевих плівок.
- •II. 1.4. Г. Контактні явища, поняття термо - ерс.
- •II. 1.4. Д. Поняття надпровідність.
- •III. 1.1. Фізичні процеси в напівпровідникових матеріалах.
- •III. 1.2. Температурна залежність концентрації носіїв зарядів.
- •III. 1.3. Механізм розсіювання і рухливість зарядів.
- •III. 1.4. Оптичні і фотоелектричні явища в напівпpовідниках.
- •III. 1.5. Утворення p/n переходу.
- •III. 1.6. Ефект Холу.
- •III. 2.1. Класифікація напівпровідникових матеріалів.
- •III. 2.2. Загальні характеристики матеріалів та їх застосування.
- •III. 2.2.А. [Ge] Германій.
- •III. 2.2.Б. [Si] Кремній.
- •III. 2.2.В. [Se] Селен.
- •III. 2.2. Г. [SiC] Карбід кремнію.
- •IV. 1.1. Класифікація діелектриків по призначенню.
- •IV. 1.2.А. Вологові властивості.
- •IV. 1.2.Б. Хімічні властивості.
- •IV. 1.2.В. Термальні властивості та класи нагрівостійкості.
- •IV. 1.3. Поляризація.
- •IV.1.4. Діелектрична пронизливість в речовинах.
- •IV.1.5. Електропровідність діелектриків.
- •IV.1.5.1. Електропровідність в газі.
- •IV.1.5.2. Електропровідність в твердих діелектриках.
- •IV.1.5.3. Електропровідність в рідині.
- •IV.1.6. Діелектричні загуби в залежності від агрегатного стану діелектрика.
- •IV. 1.6.1. Втрати в газах.
- •IV.1.6.2. Втрати в рідині.
- •IV.1.6.3. Втрати в твердих діелектриках.
- •IV.1.7. Пробій в газі, іонізаційний процес.
- •IV.1.7.1. Пробій газу в однорідному полі.
- •IV.1.7.2. Пробій газу в неоднорідному полі.
- •IV.1.8. Пробій в твердих діелектриках.
- •IV.1.8.1. Електричний пробій в твердих діелектриках.
- •IV.1.8.2. Тепловий пробій в твердих діелектриках.
- •IV.1.8.3. Електрохімічний пробій в твердих діелектриках.
- •IV.1.9. Пробій в рідинах.
- •IV.1.9.1. Пробій в ідеально чистій рідині;
- •IV.1.9.2. Пробій в технічно чистій рідині;
- •IV.1.9.3. Пробій в технічно брудній рідині.
- •IV.1.2.1. Роль рідких діелектриків в електротехнічних приладах.
- •IV.1.2.2. Мінеральні електроізоляційні олії. Їх електро - фізико - хімічні характеристики.
- •IV.1.2.2.1. Трансформаторна олія.
- •IV.1.2.2.2. Конденсаторна олія.
- •IV.1.2.2.3. Кабельна олія.
- •IV.1.2.3. Синтетичні рідкі діелектрики. Їх эелектро - фізико - хімічні характеристики.
- •IV.1.2.4. Кремній і фтороорганічні рідкі діелектрики. Їх електро - фізико - хімічні характеристики.
- •IV.1.2.4.1.Кремнійорганічна рідина.
- •IV.1.2.4.2.Фтороорганічна рідина.
- •IV.1.3.1.А. Реакція утворення полімерів.
- •IV.1.3.1.Б. Гнучкість і хімічний зв'язок.
- •IV.1.3.1.В. Структурні форми і фізичний стан.
- •IV.1.3.1.Г. Склад полімерних ланцюгів.
- •IV.1.3.1.Д. Електричні властивості.
- •IV.1.3.1.Е. Нагрівостійкість.
- •IV.1.4.1. Поняття про пластмасу, основні компоненти.
- •IV.1.4.2. Класифікація пластмаси.
- •IV.1.4.3. Шарові пластмаси, характеристика, основні властивості.
- •Тема IV.1.6. Воскоподібні діелектрики.
- •IV.1.6.2. Парафін.
- •IV.1.6.3. Езерин.
- •IV.1.6.4. Галовакс.
- •IV.1.6.5. Вазелін.
- •IV.1.6.6. Бітуми.
- •Тема IV.1.7. Лаки, емалі, компаунди.
- •IV.1.7.1. Поняття лак и емаль їх класифікація.
- •IV.1.7.2. Компаунди, їх складові части, область застосування.
- •IV.1.7.1. Поняття лак і емаль їх класифікація.
- •IV.1.7.2. Компаунди, їхній склад, зона застосування.
- •IV.1.8.1. Основні характеристики деревини.
- •IV.1.8.2. Папери.
- •IV.1.8.2.1. Технологія виготовлення паперу.
- •IV.1.8.2.2. Основні види паперів.
- •IV.1.8.3. Картони.
- •IV.1.9.1. Природні слюди.
- •IV.1.9.1.1. Загальні поняття.
- •IV.1.9.1.2. Види і хімічний склад і властивості.
- •IV.1.9.1.3. Технологія видобутку.
- •IV.1.9.2. Конденсаторна слюда.
- •IV.1.9.3. Клеєні слюдяні вироби - міканіти.
- •IV.1.9.3.1. Колекторний міканіт.
- •IV.1.9.3.2. Перекладний міканіт.
- •IV.1.9.3.3. Формувальний міканіт.
- •IV.1.9.3.4. Микастрічка.
- •IV.1.9.3.5. Термоупорний міканіт.
- •IV.1.9.4. Матеріали і вироби на основі слюд.
- •IV.1.9.4.1. Слюденіти.
- •IV.1.9.4.2. Слюдопласти.
- •IV.1.9.4.3. Мікалекс.
- •IV.1.9.5. Синтетичні слюди.
- •IV.1.10.1. Скло - загальні поняття і класифікація.
- •IV.1.10.1.А. Сировина для виготовлення скла.
- •IV.1.10.1.Б. Технологія виготовлення скла.
- •IV.1.10.2. Залежність властивостей скла від їх хімічного складу.
- •IV.1.10.3. Класифікація скла по технічному призначенню.
- •IV.1.10.4. Ситали.
- •IV.1.11.1. Поняття кераміка.
- •IV.1.11.1.1. Сировина для отримання.
- •IV.1.11.1.2. Технологічний процес виготовлення.
- •IV.1.11.1.3. Властивості одержуваного матеріалу.
- •IV.1.11.2. Класифікація керамічних діелектриків.
- •IV.1.11.3. Матеріали з низькою діелектричною проникністю.
- •IV.1.11.3.А. Установочна кераміка.
- •IV.1.11.4. Матеріали з високою діелектричною проникністю.
- •IV.2.1. Поняття активний діелектрик.
- •IV.2.2. Класифікація активних діелектриків:
- •IV.2.3.В. Механізм спонтанної поляризації.
- •IV.2.3. Сегнетоелектрики.
- •IV.2.3.А. Класифікація сегнетоелектриків.
- •IV.2.3.Г.1. Конденсаторна сегнетокераміка.
- •IV.2.3.Г.2. Матеріали для варикондів
- •IV.2.3.Г.3. Сегнетоелектрики з ппг.
- •IV.2.3.Г.4. Електрооптичні кристали.
- •IV.2.3.Г.5. Матеріали нелінійної оптики.
- •IV.2.4. П'єзоелектрики.
- •IV.2.5. Піроелектрики.
- •IV.2.6. Електрети.
- •IV.2.7. Рідкі кристали.
- •IV.2.8. Матеріали для лазерів.
- •IV.2.8.1. Вимога до матеріалу лазера.
- •IV.2.8.2. Вимоги до активатору.
- •Тема V.1. Загальні поняття про магнетизм.
- •V. 1.2. Класифікація речовин по магнітним властивостям.
- •V. 1.3. Поняття "домен" і процес намагнічування.
- •V.1.4. Остаточна магнітна індукція, петля гистерезіса.
- •V.1.5. Втрати при намагнічуванні.
- •V.1.6. Точка Кюрі.
- •Тема V.2. Магнітом’які і Магнітотвеpді магнітні матеріали.
- •V.2.1.Г. Пермалої, їх ефх властивості вплив компонентів на магнітні властивості, застосування.
- •V.2.1.Д. Альсифери, їх ефх властивості вплив компонентів на магнітні властивості, застосування.
- •V.2.2. Магнітотвеpді магнітні матеріали класифікація і ефх властивості.
- •V.2.2.А. Леговані криці, що гартуються на мартенсит.
- •V.2.2.Б. Виливні магніто тверді сплави.
- •V.2.2.В. Магніти з порошків.
- •V.2.2.Г. Магніто-тверді ферити.
- •V.2.2.Д. Пластично деформуємо сплави і магнітні стрічки.
- •Тема V.3 Магнітні матеріали спеціального призначення.
- •V.3.1. Класифікація й область застосування.
IV.2.2. Класифікація активних діелектриків:
До даних діелектриків відносяться сигнето, п'єзо, піро - електрики; електрети; матеріали квантової електроніки; рідкі кристали; електро, магніто і акустооптичні матеріали; діелектричні кристали з нелінійними оптичними властивостями.
Речовина, яка має данні властивості, може знаходитися в різноманітних станах виду матерії.
По хімічному складу дані матеріали можуть бути:
органічні;
неорганічні;
По будівлі і властивостям:
кристалічні;
аморфні;
полярні;
неполярні.
Точна класифікація активних діелектриків надто невизначена, тому що різкої межі між активними і пасивними діелектриками немає.
IV.2.3.В. Механізм спонтанної поляризації.
Найбільш наочний приклад - титанат барію BaTiO3.
При t=1200С- речовина володіє структурою перовскит. Іон титану має деяку свободу переміщення в межах кисневого октаедра.
При t>1200С- іонTi+4весь час перекидається від одного кисневого іону до іншого так, що середнє його положення в часу співпадає з центром - завдяки чому осередок не володіє електричним моментом.
При t<1200С- іонTi+4не має достатньо енергію щоб перекидатись від одного кисневого іону до іншого і локалізується поблизу одного з них. В наслідок порушується кубічна симетрія, відбувається викривлення форми осередку і розташування заряджених частинок - осередок набуває електричного моменту.
В деяких кристалах електричні моменти сусідніх елементарних осередків можуть орієнтуватися в протилежний бік. Речовини з антипаралельними електричними моментами - АНТИСЕГНЕТОДІЕЛЕКТРИКИ.
До них слід віднести:
цирконат свинцю PbZrO3;
ниобат натрия NaNbO3.
IV.2.3. Сегнетоелектрики.
СИГНЕТОЕЛЕКТРИКИ- матеріали, володіючи спонтанною поляризацією, напрямок якої може бути кероване зовнішнім полем.
IV.2.3.А. Класифікація сегнетоелектриків.
По типу хімічного зв'язку і фізичним властивостям сегнетоелектрики поділяють на:
ІОННІ КРИСТАЛИ- структурний елемент кисневий октаідер:
Титанат барію - BaTiO3; ниобат калію -KNbO3;
Титанат свинцю - PbTiO3; ніобат літію -LiNbO3;
Танталат літію - LiTaO3; йодат калію - KIO3;
Барієво-натрієвий ніобат (БАНАН) -Ba2NaNb5O15.
Дані матеріали нерозчинені в воді, володіють значною механічною тривкістю, високою температурою Кюрі.
ДИПОЛЬНІ КРИСТАЛИ- структурний елемент - готові полярні групи атомів, здатні займати різноманітні положення рівноваги:
Сигнетова сіль - NaKC4H4O6*4H20;
Триглицинсульфат - (NH2CH2COOH) 3*H2SO4;
Дигидрофосфат калію – KH2PO4;
Нітрид натрия - NaNO2.
Саме у цих матеріалів яскраво висловлена - СПОНТАНА ПОЛЯРІЗАЦІЯ, вони розчинені в воді, володіють незначною механічною тривкістю (їх можна розпилити вологою ниттю), низькою температурою Кюрі.
IV.2.3.Б. Опис і властивості сегнетоелектриків.
Сигнетодіелектрики - матеріали, в основному мають ДОМЕННУструктуру, в відсутності зовнішніх полів.ДОМЕН- макроскопічна зона, що володіє свавільною (спонтанною) поляризацією (орієнтація доменів вздовж структури), що виникає під чинністю внутрішніх процесів в діелектрику. Якщо кристал достатньо малий, то він може мати 1 домен. Великі зразки розбиті на безліч доменів, відносна орієнтація яких, визначена симетрією кришталевої решітки.
Приклад: тетрагональна модифікація титанату барію – BaTiO3.
Тут можливо шість напрямків спонтанної поляризації: антипаралельних і перпендикулярних друг до друга. Для даного випадку розрізняють 1800С і 900С - градусні домені межі. Причому проекції векторів поляризації сусідніх доменів, зустрічні і рівні, тобто і електричні моменти орієнтовані в взаємозворотньому напрямку, а загальна енергетична система знаходиться в стані рівноваги. Лінійні розміри доменів 10-410-1см.
Зовнішнє електричне поле змінює напрямку електричних моментів доменів, що створює ефект сильної поляризації, виникає велике значення діелектричної проникності - сотні тисяч. ДОМЕННА ПОЛЯРІЗАЦІЯ - народження і зростання нових доменів за рахунок зміщення меж між ними. В підсумку виникає переорієнтація вектору поляризації вздовж зовнішнього поля. Доменна будівля викликає нелінійну залежність електричної індукції від напруженості електричного поля.
Характерні точки графіку:
ОА- ділянка флуктуації - зворотного зміщення доменних меж, в наслідок впливу слабкого електричного поля;
АВ- ділянка необоротного зміщення доменних меж, внаслідок впливу сильного електричного поля , що виникає.
Домени розростаються, за рахунок зміщення меж.
В точці В - всі домени орієнтовані вздовж поля з наступом стану - технічного насичення. При зниженні Е->0, індукція прийме остаточне значення Dr. Напруженість поля Ес - при якій індукція переходить в нуль - коерцитивна сила.
Діелектричний гістерезис- необоротне зміщення доменних меж під чинністю електричного поля і свідчить про додатковий механізм втрат, зв'язаних з затратами енергії на орієнтацію доменів. Внаслідок цього сегнетодіелектрики володіють більшим тангенсом куту діелектричних втрат tg@=0,1. Наявність гистерезису і нелинійности поляризації по відношенню до зовнішнього поля зумовлюють залежність діелектричної проникності і ємності матеріалу від режиму робіт.
Для характеристики властивостей матеріалу, який працює в якості нелінійного елементу, використають поняття:
статична;
реверсивна;
ефективна;
початкова проникність.
Статична проникність- визначається по кривою поляризації:
|
Ст=D/(o*E) =1+P/(o*E) ~P/(o*E), |
(36) |
Реверсивна проникністьр - характеризує модифікацію поляризації сегнетоелектрику в змінному електричному полі при впливі постійного поля.
Ефективна проникність эф - визначають по діючому значенню струму I (несинусоїдального), що минає в ланцюзі з нелінійним елементом, при заданій діючий напрузі U з наріжною частотою W:
|
еф ~ Cеф=I/(W*U), |
(37) |
Початкова проникністьпоч - визначають в дуже слабких електричних полях.
Специфічні властивості сегнетодиелектриків виявляються тільки в певному діапазоні температур. В процесі нагріву вище деякого значення температури, відбувається розпад доменної структури і перехід в пароелектричний стан. Температура фазового переходу в такий стан Тк - сигнетоелектрична точка Кюрі (даний процес супроводжується:->max; полярізуємість -> зникає; tg@ - різко знижується-> 0, зникають втрати.