- •Предмет, цель и содержание курса «материалы и материаловедение»
- •Роль отечественных ученых в становлении науки о материале и материаловедении.
- •Материалы электронных средств.
- •1. Классификация материалов.
- •2. Качество материалов электронных средств:
- •Кристаллическое строение материалов.
- •Виды дефектов кристаллической решетки.
- •Кривые охлаждения и нагревания материала.
- •Влияние степени переохлаждения на кристаллическое строение материалов.
- •Модифицированные материалы.
- •Сплавы материалов. Диаграммы состояния сплавов.
- •Механические характеристики материалов
- •Стали и сплавы.
- •Классификация сталей.
- •Вляиние углерода и примесей на свойства сталей
- •Классификация, маркировка и свойства углеродистых сталей
- •Легированные стали
- •Инструментальные стали
- •Стали и сплавы с особыми физико-механическими свойтствами
- •Цветные металлы и их сплавы
- •Алюминий и его сплавы
- •Медь и её сплавы
- •Магний и его сплавы
- •Титан и его сплавы
- •Радиоматериалы Диэлектрические материалы
- •Газовые диэлектнрики
- •Жидкие диэлектрики
- •Синтетические жидкости
- •Твёрдые диэлектрики
- •Активные диэлектрики
- •Полупроводниковые материалы
- •Кремний
- •Германий
- •Полупроводниковые соединения
- •Аморфные металлические сплавы
- •Проводниковые материалы
- •Сверхпроводниковые материалы
Твёрдые диэлектрики
К твёрдым диэлектрикам относят:
- пластмассы;
- каучуки и резины;
- эластомеры.
Пластмассы
Пластмассы в настоящее время находят самое широкое применение как в вычислительной технике, так и в производстве РЭС. Пластмассы используются для изготовления корпусов, держателей.
Пластмассы – это материалы преимущественно искусственного происхождения, изготовленные на основе высокомолекулярных органических смол.
Пластмассы обладают рядом достоинств: имеют низкую себестоимость, имеют хорошие изоляционные свойства (это хороший диэлектрический материал), имеют достаточную прочность (некоторые виды пластмасс не уступают по прочности стальным конструкциям), имеют низкую плотность, обладают хорошей коррозионной стойкостью, технологичны в обработке, имеют эстетический вид.
Пластмассы обладают также рядом недостатков: низкая рабочая температура (до 300о), это источник загрязнения окружающей среды (пластмассы не поддаются коррозии).
Классификация пластмасс:
термореактивные пластмассы;
термопластичные массы.
Термореактивные пластмассы. В их состав входят наполнители, пластификаторы, отвердители, красители, связывающие вещества.
Наполнители предназначены для придания пластмассам необходимых физико-механических свойств. Для этого используются волокнистые материалы, слоистые материалы, порошкообразные наполнители.
Порошкообразные материалы: тальк, кварцевый песок, асбестовая крошка, но в основном используются мука хвойных пород деревьев. Маркировка: К18-2,К15-2.
В качестве волокнистых наполнителей используются стекловолокна, асбестовые волокна (тогда эти пластмассы называются асбоволокнит, стекловолокнит).
В основном для изготовления изделий из пластмассы используют волокнистые наполнители: бумага (гетинакс, применяется для изготовления оснований печатных плат для неответственных узлов), хлопчатобумажная ткань, шелковые ткани (текстолит – конструкционный материал), стеклоткань (стеклотекстолит – основной материал для изготовления печатных плат).
Гетинакс: d = 1.3 – 1.45 г/см3, рабочая температура Траб = 150оС, σ = 8 – 10 кгс/мм2, Eпр = 11 – 20 кВ/мм. Это материал является одним из лучших диэлектриков.
Стеклотекстолит: σ = 1,6 – 1,9 г/см2, Траб = 200 – 300оС, Епр = 11 – 20 кВ/мм, прочность: 25-60 кгс/мм2. Этот материал хорошо работает на сверх высоких частотах.
При формировании детали из термореактивных пластмасс, пластмассы не обладают свойством обратимости, т.е. их нельзя повторно перерабатывать.
В состав пластмасс входят пластификаторы и отвердители. Это технические добавки. Пластификаторы добавляются в рабочие полости пресс-форм для лучшей растекаемости. Отвердители добавляются с целью увеличения скорости полимеризации, т.е. скорости отвердевания детали. Красители добавляются для придания хорошего внешнего вида. В качестве связующих веществ используются фенол-формальдегидные смолы.
Термопластичные массы по своему составу аналогичны термореактивным пластмассам, но в них нет наполнителей.
Термопласты:
Органическое стекло – прозрачный материал.
Винипласт – чисто конструкционный материал, обладает высокой коррозионной стойкостью, широко используется в химической промышленности для изготовления резервуаров.
Полиамиды – капрон и нейлон, применяется для изоляции, Епр = 22-25 кВ/мм, Траб = -20 – 100оС.
Полиэтилен – Епр = 45 – 60 кВ/мм, у него самое высокое напряжение пробоя, поэтому он используется как изоляционный материал.
Полистирол – это конструкционный материал, применяется для изготовления корпусов РЭС, имеет достаточную прочность.
Фторопласт-4 (тефлон) – имеет очень низкий коэффициент трения, Траб = -260 – 250оС.
Полиуретан – используется как изоляционный материал, обладает высокой износостойкостью.
Термопласты обладают свойством обратимости, все эти пластмассы можно повторно перерабатывать. К ним относят каучуки и резины. Применяются для проводов и кабелей. Для этих целей используются натуральные и синтетические каучуки: НК, СКБ, СКС.
ε = 2,5, ρ = 1014 – 15 Ом∙см, Епр = 20 – 45 кВ/мм, НС = +55о, МС = -45 – 75о.
Для изоляции кабелей используются кремние-органические эластомеры, которые отличаются лучшей морозостойкостью, нагревостойкостью. Они обладают лучшими диэлектрическими свойствами и эластичностью. Такие эластомеры находят широкое применение для заливки различных электрических блоков.