Электреты: различия между версиями

Интерактивная навигация по истории

[отпатрулированная версия]

← Предыдущая правка

Содержимое удалено Содержимое добавлено

ВизуальныйВики-текст

Линейный

Текущая версия от 18:45, 1 сентября 2023

Электре́т — диэлектрик, длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации (или заряжению) этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве квазипостоянное электрическое поле. Электреты были открыты в 1919 году японским физиком Ёгути^[1]. Большое количество используемых материалов, методов внешнего воздействия, технологических приемов для создания поляризованного состояния в диэлектриках обуславливают многообразие проявления электретного эффекта в них.

Современные представления об электретном эффекте основаны на двух типах зарядов в диэлектриках — гетеро- и гомозаряде.

Гетерозаряд обусловлен электрической поляризацией в объёме диэлектриков вследствие ориентации диполей, ионной (или электронной) поляризации, а также смещением пространственного заряда. В этом случае отрицательный заряд электрета сосредотачивается у анода, положительный у катода, и возникающее электрическое поле противоположно по направлению полю поляризации.

Гомозаряд обусловлен инжекцией из электродов в диэлектрик носителей зарядов и локализацией их на центрах захвата или рекомбинации электронов и дырок (на энергетических ловушках) различной природы. В этом случае у катода располагается связанный отрицательный, а у анода — связанный положительный заряд, и результирующее образующееся поле имеет то же направление, что и поляризующее. Вышеупомянутые ловушки представляют собой энергетические уровни захвата инжектированных носителей заряда в запрещенной зоне диэлектрика или полупроводника.

Существует несколько способов изготовления электретов. Большинство из них основано на том, что диэлектрик помещают в электрическое поле и подвергают дополнительному физическому воздействию, которое уменьшает время релаксации диполей либо ускоряет процесс миграции заряженных частиц. В зависимости от вида физического воздействия различают термо- (нагрев вещества), электро- (действие электрического поля), фото- (действие света), магнито- (действие магнитного поля), радио- (воздействие ионизирующего излучения) и др. электреты. Электретное состояние может возникать и без приложения к диэлектрику внешнего электрического поля, например, от механической деформации (механоэлектреты), при заряжении диэлектрика в поле коронного разряда (короноэлектреты), при нагревании полимеров в контакте с электродами из разнородных металлов (металлополимерные электреты), при электризации трением (трибоэлектреты), под воздействием плазмы тлеющего разряда. Электретный эффект присущ сегнетоэлектрикам (сегнетоэлектреты), тканям живого организма (биоэлектреты). При фиксировании ориентированных в электрическом поле диполей и смещенных ионов химическим путём, например, вулканизацией, получают хемоэлектреты.

Важнейшей характеристикой электретов, определяемой экспериментально, является эффективная поверхностная плотность зарядов ( $\sigma _{\text{эф }}$ , Кл/м²), равная разности между гомо- и гетерозарядами. Другим параметром, характеризующим свойства электретов, является время релаксации зарядов $T_{p}$ (время уменьшения заряда в e раз). Временем жизни электрета $T_{\text{ж}}$ называется промежуток времени, в течение которого материал сохраняет электретные характеристики. У различных полимеров $T_{\text{ж}}$ составляет 3—10 лет.

Применение

Существует несколько традиционных областей применения электретов. Они применяются в качестве элементов:

преобразователей механических, тепловых, акустических (см. электретный микрофон), оптических, радиационных и др. сигналов в электрические (в импульсы тока),
запоминающих устройств,
электродвигателей,
генераторов;
фильтров и мембран;
противокоррозионных конструкций;
узлов трения;
систем герметизации;
медицинских аппликаторов, антитромбогенных имплантатов, имплантируемых электретных стимуляторов остеорепарации - ортопедических электретов.

Примечания

↑ Г. Сесслер. Электреты. — Москва: "Мир", 1983. — С. 5.

Литература

В Викисловаре есть статья «электрет»

Губкин А. Н. Электреты. М.: Наука, 1978. 192 с.
Электреты / Под ред. Сесслера Г. — М.: Мир. — 1983. — 487 с.
Лущейкин Г. А. Полимерные электреты. — М.: Химия. — 1984. — 184 с.
Пинчук Л. С., Гольдаде В. А. Электретные материалы в машиностроении. — Гомель: Инфотрибо. — 1998. — 288 с.
Гороховатский Ю. А. Электретный эффект и его применение. // Соросовский образовательный журнал. — 1997. — № 8. — С. 92-98.
Рычков А. А., Бойцов В. Г. Электретный эффект в структурах поли-мер — металл: Монография. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. — 2000. — 250 с.
Галиханов М. Ф. Короноэлектреты на основе полиэтиленовых композиционных материалов. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 5(С. 20-29) — 6 (С. 40-45).

[ruchommor-1] Г. Сесслер. Электреты. — Москва: "Мир", 1983. — С. 5.

[1]

@@ Строка 1: / Строка 1: @@
+[[Файл:MicrophoneElectret2.jpg|thumb|[[Электретный микрофон]]]]
-'''Электре́т''' — [[диэлектрик]], способный находиться в наэлектризованном состоянии после снятия внешнего воздействия, вызвавшего поляризацию, в течение длительного времени.
+'''Электре́т''' — [[диэлектрик]], длительное время сохраняющий [[Поляризация диэлектриков|поляризованное состояние]] после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации (или заряжению) этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве квазипостоянное [[электрическое поле]].
+Электреты были открыты в 1919 году японским физиком Ёгути<ref name="ruchommor">{{книга|автор = Г. Сесслер|заглавие = Электреты |ссылка = https://archive.org/details/libgen_00198996|место = Москва |издательство = "Мир" |год = 1983 |страницы = [https://archive.org/details/libgen_00198996/page/n4 5] }}</ref>. Большое количество используемых материалов, методов внешнего воздействия, технологических приемов для создания поляризованного состояния в диэлектриках обуславливают многообразие проявления электретного эффекта в них.
+Современные представления об электретном эффекте основаны на двух типах зарядов в диэлектриках — гетеро- и гомозаряде.
-Существуют гомо- и [[гетероэлектреты]]. У гомоэлектретов поверхностный [[заряд]] лишь одного знака (получают, например, облучением диэлектрика, как правило, [[полимер]]ной плёнки, пучком [[электрон]]ов или [[протон]]ов).
+Гетерозаряд обусловлен электрической поляризацией в объёме диэлектриков вследствие ориентации [[Диполь (электродинамика)|диполей]], ионной (или электронной) поляризации, а также смещением [[Пространственный заряд|пространственного заряда]]. В этом случае отрицательный заряд электрета сосредотачивается у [[анод]]а, положительный у [[катод]]а, и возникающее электрическое поле противоположно по направлению полю поляризации.
-Гетероэлектреты получают при нагреве диэлектрика, как правило, [[полимер]]а из полярных молекул, выше точки [[стеклование|стеклования]] в сильном [[электрическое поле|электрическом поле]]. При этом полярные молекулы поворачиваются вдоль электрического поля, а при охлаждении молекулы «застывают» и их ориентация вдоль поля сохраняется. После охлаждения электрическое поле можно отключить. Чем выше напряжённость электрического поля, тем больший [[электрический заряд|заряд]] удаётся «заморозить» внутри полимерного диэлектрика. Однако [[напряжённость электрического поля]] можно повышать лишь до определённого предела, пока не начнёт проявляться [[электрический пробой]] диэлектрика. Пробой чаще всего возникает в местах неоднородности полимерной плёнки, особенно в местах наличия пузырьков газа. Для увеличения электретных свойств материала необходимо использовать высококачественные однородные полимерные плёнки.
+Гомозаряд обусловлен инжекцией из электродов в диэлектрик носителей зарядов и локализацией их на центрах захвата или [[Рекомбинация (физика полупроводников)|рекомбинации]] [[электрон]]ов и [[Дырка|дырок]] (на энергетических ловушках) различной природы. В этом случае у катода располагается связанный отрицательный, а у анода — связанный положительный заряд, и результирующее образующееся поле имеет то же направление, что и поляризующее. Вышеупомянутые ловушки представляют собой энергетические уровни захвата инжектированных [[Носители заряда|носителей заряда]] в [[Запрещённая зона|запрещенной зоне]] диэлектрика или [[полупроводник]]а.
+Существует несколько способов изготовления электретов. Большинство из них основано на том, что диэлектрик помещают в электрическое поле и подвергают дополнительному физическому воздействию, которое уменьшает [[время релаксации]] диполей либо ускоряет процесс миграции заряженных частиц. В зависимости от вида физического воздействия различают термо- ([[нагрев]] вещества), электро- (действие [[Электрическое поле|электрического поля]]), фото- (действие [[свет]]а), магнито- (действие [[Магнитное поле|магнитного поля]]), радио- (воздействие [[Ионизирующее излучение|ионизирующего излучения]]) и др. электреты. Электретное состояние может возникать и без приложения к диэлектрику внешнего электрического поля, например, от механической деформации (механоэлектреты), при заряжении диэлектрика в поле [[Коронный разряд|коронного разряда]] (короноэлектреты), при нагревании [[полимер]]ов в контакте с [[электрод]]ами из разнородных металлов (металлополимерные электреты), при электризации [[трение]]м (трибоэлектреты), под воздействием плазмы [[Тлеющий разряд|тлеющего разряда]]. Электретный эффект присущ [[Сегнетоэлектрики|сегнетоэлектрикам]] (сегнетоэлектреты), тканям живого организма (биоэлектреты). При фиксировании ориентированных в электрическом поле диполей и смещенных ионов химическим путём, например, [[Вулканизация|вулканизацией]], получают хемоэлектреты.
+Важнейшей характеристикой электретов, определяемой экспериментально, является эффективная [[Плотность заряда|поверхностная плотность зарядов]] (<math>\sigma_\text{эф }</math>, [[Кулон|Кл]]/[[Метр|м]]<sup>2</sup>), равная разности между гомо- и гетерозарядами. Другим параметром, характеризующим свойства электретов, является [[время релаксации]] зарядов <math>T_p</math> (время уменьшения заряда в [[e (число)|e]] раз). Временем жизни электрета <math>T_\text{ж}</math> называется промежуток времени, в течение которого материал сохраняет электретные характеристики. У различных полимеров <math>T_\text{ж}</math> составляет 3—10 лет.
 == Применение ==
 Существует несколько традиционных областей применения электретов. Они применяются в качестве элементов:
-- преобразователей механических, тепловых, акустических ([[микрофон]]ах), оптических, радиационных и др. сигналов в электрические (в импульсы тока), запоминающих устройств, электродвигателей, генераторов и т.д.;
+* преобразователей механических, тепловых, акустических (см. [[электретный микрофон]]), оптических, радиационных и др. сигналов в электрические (в импульсы тока),
+* [[Запоминающее устройство|запоминающих устройств]],
+* [[Электрический двигатель|электродвигателей]],
+* генераторов;
-- фильтров и мембран;
+* фильтров и мембран;
-- противокоррозионных конструкций;
+* [[Антикоррозионная защита|противокоррозионных конструкций]];
-- узлов трения;
+* узлов трения;
-- систем герметизации;
+* систем герметизации;
-- медицинских аппликаторов, антитромбогенных имплантантов
+* медицинских аппликаторов, [[Тромб|антитромбогенных]] имплантатов, имплантируемых электретных стимуляторов остеорепарации - [[Ортопедический электрет|ортопедических электретов]].
-и т.д.
+== Примечания ==
-[[cs:Elektret]]
+{{Примечания}}
-[[de:Elektret]]
-[[en:Electret]]
+== Литература ==
-[[et:Elektreedid]]
+{{Викисловарь|электрет}}
-[[fr:Électret]]
+* Губкин А. Н. Электреты. М.: Наука, 1978. 192 с.
-[[ja:電石]]
+* Электреты / Под ред. [[Сесслер]]а Г. — М.: Мир. — 1983. — 487 с.
-[[lt:Elektretas]]
+* [[Лущейкин, Георгий Акимович|Лущейкин Г. А.]] Полимерные электреты. — М.: Химия. — 1984. — 184 с.
-[[nl:Elektreet]]
+* Пинчук Л. С., [[Гольдаде]] В. А. Электретные материалы в машиностроении. — Гомель: Инфотрибо. — 1998. — 288 с.
-[[pl:Elektret]]
+*[[Гороховатский]] Ю. А. Электретный эффект и его применение. // [[Соросовский образовательный журнал]]. — 1997. — № 8. — С. 92-98.
-[[ro:Electret]]
+* Рычков А. А., Бойцов В. Г. Электретный эффект в структурах поли-мер — металл: Монография. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. — 2000. — 250 с.
-[[sk:Elektret]]
+* [[Галиханов, Мансур Флоридович|Галиханов М. Ф.]] Короноэлектреты на основе полиэтиленовых [[Композитный материал|композиционных материалов]]. // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 5(С. 20-29) — 6 (С. 40-45).
-[[sl:Permanentni električni dipol]]
-[[sv:Elektret]]
+{{rq|wikify|topic=physics}}
-[[uk:Електрети]]
-[[ur:برقیس]]
-[[zh:驻极体]]
 [[Категория:Электрические явления]]

Электреты: различия между версиями

Текущая версия от 18:45, 1 сентября 2023

Применение

Примечания

Литература

Навигация

Поиск