Elektreter

En elektret er et dielektrikum , der bevarer en polariseret tilstand i lang tid efter fjernelse af en ekstern påvirkning, som førte til polarisering (eller opladning) af dette dielektrikum og skaber et kvasi-konstant elektrisk felt i det omgivende rum . Elektreter blev opdaget i 1919 af den japanske fysiker Yoguchi [1] . Et stort antal anvendte materialer, metoder til ekstern påvirkning, teknologiske metoder til at skabe en polariseret tilstand i dielektrika bestemmer mangfoldigheden af manifestationer af elektreteffekten i dem.

Moderne ideer om elektreteffekten er baseret på to typer ladninger i dielektrikum - hetero- og homoladning.

Heteroladningen skyldes elektrisk polarisering i volumen af dielektrikum på grund af orienteringen af dipolerne , ionisk (eller elektronisk) polarisering samt forskydningen af rumladningen . I dette tilfælde er den negative ladning af elektreten koncentreret ved anoden , positiv ved katoden , og det resulterende elektriske felt er modsat i retning af polarisationsfeltet.

Homocharge skyldes injektionen af ladningsbærere fra elektroderne ind i dielektrikumet og deres lokalisering i centrene for indfangning eller rekombination af elektroner og huller (på energifælder) af forskellig art. I dette tilfælde er en bundet negativ ladning placeret ved katoden, og en bundet positiv ladning er placeret ved anoden, og det resulterende felt har samme retning som det polariserende. Ovenstående fælder er energiniveauerne for at fange injicerede ladningsbærere i båndgabet af et dielektrikum eller en halvleder .

Der er flere måder at lave elektreter på. De fleste af dem er baseret på det faktum, at dielektrikumet er placeret i et elektrisk felt og udsat for yderligere fysisk påvirkning, hvilket reducerer dipolrelaksationstiden eller accelererer migrationen af ladede partikler. Afhængigt af typen af fysisk påvirkning er der termiske ( opvarmning af et stof), elektro ( elektrisk felt ), foto ( lys ), magneto ( magnetisk felt ), radio ( ioniserende stråling ) og andre elektreter. Elektrettilstanden kan også opstå uden påføring af et eksternt elektrisk felt til dielektrikumet, for eksempel fra mekanisk deformation (mekano-elektreter), når dielektrikumet oplades i feltet af en korona-udladning (corona-elektreter), når polymerer er opvarmet i kontakt med elektroder lavet af forskellige metaller (metal-polymer elektreter), under elektrificeringsfriktion ( triboelektreter ), under påvirkning af glødeudladningsplasma . Elektreteffekten er iboende i ferroelektrik (ferroelektrik), væv i en levende organisme (bioelektrik). Ved fastgørelse af dipoler og forskudte ioner orienteret i et elektrisk felt med kemiske midler, for eksempel ved vulkanisering , opnås kemoelektriske stoffer.

Den vigtigste egenskab ved elektreter, bestemt eksperimentelt, er den effektive overfladeladningstæthed ( , C / m 2 ), lig med forskellen mellem homo- og heteroladninger. En anden parameter, der kendetegner elektrets egenskaber, er ladningsrelaksationstiden (tid for ladningen at falde med en faktor e ). Levetiden for en elektret er den periode, hvor materialet bevarer sine elektretegenskaber. For forskellige polymerer er det 3 - 10 år. $\sigma _{\text{ef ))$ $T_{p}$ $T_{\text{w))$ $T_{\text{w))$

Ansøgning

Der er flere traditionelle anvendelser for elektreter. De bruges som elementer:

omformere af mekaniske, termiske, akustiske (se elektretmikrofon ), optiske, strålings- og andre signaler til elektriske (til strømimpulser),
lagerenheder ,
elektriske motorer ,
generatorer;
filtre og membraner;
anti-korrosionsstrukturer ;
friktionsnoder;
tætningssystemer;
medicinske applikatorer, antitrombogene implantater, implanterbare elektret-osteoreparationsstimulatorer - ortopædiske elektreter .

Noter

↑ G. Sessler. Elektreter . - Moskva: "Mir", 1983. - S. 5 .

Litteratur

Gubkin A. N. Elektreter. M.: Nauka, 1978. 192 s.
Electrets / Ed. Sessler G. — M.: Mir. - 1983. - 487 s.
Lushcheikin G. A. Polymer elektreter. — M.: Kemi. - 1984. - 184 s.
Pinchuk L. S., Goldade V. A. Elektretmaterialer i maskinteknik. - Gomel: Infotribo. - 1998. - 288 s.
Gorokhovatsky Yu. A. Elektreteffekt og dens anvendelse. // Soros pædagogisk tidsskrift . - 1997. - Nr. 8. - S. 92-98.
Rychkov A. A., Boytsov V. G. Elektreteffekt i polymer-metalstrukturer: Monografi. - Skt. Petersborg: Forlaget for det russiske statspædagogiske universitet im. A. I. Herzen. - 2000. - 250 s.
Galikhanov MF Corona elektreter baseret på polyethylen kompositmaterialer . // Alle materialer. Encyklopædisk opslagsbog. 2008. nr. 5 (s. 20-29) - 6 (s. 40-45).