19. Физическая природа и механизмы пробоя твердых диэлектриков. Влияние температуры, частоты электрического поля на Епр твердых диэлектриков.

Все вещества по электрическим свойствам делятся на 3 группы: проводники, диэлектрики и полупроводники. Диэлектрики отличаются от других веществ прочными связями электрических положительных и отрицательных зарядов, входящих в их состав.

Различают следующие механизмы пробоя в твердых диэлектриках: электрический, электротепловой, электрохимический, электромеханический, поверхностный.

Электрический пробой состоит в нарушении химических связей между атомами и молекулами вещества путем формирования электронной лавины от одного электрода до другого в результате процесса ударной ионизации (только при низкой температуре и не сопровождается внешними повреждениями диэлектрика).

Электротепловой пробой происходит при условии, что мощность диэлектрических потерь становится больше мощности, которая может быть отведена в силу его естественной теплоотдачи.

Электрохимический пробой происходит в виде разрушения диэлектрика под действием длительно воздействующего электрического поля и протекающих в нем электрохимических реакций.

Электромеханический пробой происходит в случае приложения внезапной механической нагрузки на диэлектрик, находящийся в электрическом поле.

Поверхностный пробой может происходить в том случае, если на поверхности создаются условия, благоприятные для развития пробоя.

20. Пробой твердых диэлектриков.

<< чем в жидком и тем более газообразном диэлектрике

мВ/м

Механизмы пробоя: электрический, электротепловой, электрохимический, электромеханический, поверхностный и др.

Электротепловой пробой наиболее распространенный, наиболее опасный. Он происходит в том случае когда мощность диэлектрических потерь превышает мощность которую диэлектрик может отвести в следствии естественной теплопроводности.

, где S – площадь, T – текущее значение температуры в диэлектрике, T₀ – температура окружающей среды.

T₁ – температура устойчивого теплового равновесия не является опасной

T₂ – температура неустойчивого теплового равновесия

Р_а превышает Р_отв – в этом случае развивается электротепловой пробой

При Т = Т₂ Р_а = Р_отв;

Электротепловой пробой имеет следующие показатели: протекает за время > 1мкс; в диэлектрике могут наблюдаться внешние повреждения в виде сквозных отверстий, трещин, обугленных участков.

21. Применение диэлектрических материалов (полимеров, эластомеров, стекол, керамики) в медицине и биомедицинской практике (диагностика, терапия, эндопротезирование).

Полимеры - высокомолекулярные соединения или синтетические смолы, получаются в результате полимеризации. Относятся к группе твердых диэлектриков. Различают полимеры термопластичные, термореактивные, лиейные, пространственные.

Термопласты отличаются тем, что нагревание при выше назначенной температуры текучести материала он переходит в вязкотякучее состояние, после чего под давлением можно придать ему нужную форму, которая и будет сохранена после затвердевания.

Реактопласты (РП) - пластические массы на основе жидких или твердых, способных при нагревании переходить в вязкотекучее состояние, реакционноспособных олигомеров(смол), превращающихся в процессе отверждения при повышенной температуре и(или) в присутствии отвердителей в густосетчатые стеклообразные полимеры, необратимо теряющие способность переходить в вязкотекучее состояние. По типу реакционноспособных олигомеров реактопласты подразделяют на фенопласты (на основе фенолформальдегидныхсмол), аминопласты (на основе мочевино- и меламино-формальдегидных смол), эпоксипласты (на основе эпоксидных смол), эфиропласты (на основе олигомеров акриловых), имидопласты (на основе олигоимидов или смесей имидообразующих мономеров) и др.

Полипропилен –аналогичен полиэтилену. Материал для производства плёнок (особенно упаковочных), мешков, тары, труб, деталей технической аппаратуры, предметов домашнего обихода, нетканых материалов и др.; электроизоляционный материал, в строительстве для вибро- и шумоизоляции межэтажных перекрытий в системах «плавающий пол».

Политетрафторэтиле́н, тефло́н или фторопла́ст-4 (-C₂F₄-)_n  - полимер тетрафторэтилена (ПТФЭ), пластмасса, обладающая редкими физическими и химическими свойствами и широко применяемая в технике и в быту. Тефлон широко используется в высокочастотной технике, так как, в отличие от близких по свойствам, полиэтилена илиполипропилена, имеет очень слабо меняющийся с температурой коэффициент диэлектрической проницаемости, а также крайне низкие диэлектрические потери. Эти свойства, наряду с теплостойкостью, обусловливает его широкое применение в качестве изоляции проводов, особенно высоковольтных, всевозможных электротехнических деталей, а также при изготовлении высококачественных конденсаторов.

Тефлон очень тугоплавок; провод в тефлоновой изоляции невозможно проплавить паяльником. Впрочем, недостатком тефлона является высокая холодная текучесть. Если держать провод во фторопластовой изоляции под механической нагрузкой (например, поставить на него ножку мебели), провод через некоторое время может оголиться.

Полиэтиле́нтерефтала́т— термопластик, наиболее распространённый представитель класса полиэфиров, известен под разными фирменными названиями. Полиэтилентерефталат относится к группе алифатически-ароматических полиэфиров, которые используются для производства волокон, пищевых плёнок и пластиков, представляющих одно из важнейших направлений в полимерной индустрии и смежных отраслях.

Применяют для обшивания клапанов сердца.