Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры
Дипломная работа - Педагогика
Другие дипломы по предмету Педагогика
В°здела подчеркнуть важность межпредметного характера знаний об изучаемых материалах, в том числе композиционных.
1.1 Электроактивные материалы, их роль и место в практической деятельности
К электроактивным материалам, вообще говоря в последнее время относятся органические, неорганические и композиционные на их основе материалы обладающие рядом специфических свойств.
В настоящей работе, мы будем рассматривать из этого набора свойств пьезоэлектрические свойства и пироэлектрические свойства. Оба этих свойства предполагают возможность отклика материала на внешние воздействия, механические и тепловые, в виде электрического сигнала. Такой эффект, в случае механического воздействия и электрического отклика на него называется прямым пьезоэффектом. Отклик материала на тепловое воздействие в виде электрического отклика называется прямой пироэлектрический эффект.
физический химический композиционный материал
Рассмотрим подробнее некоторые аспекты сегодняшнего состояния науки об электроактивных материалах.
В силу специфики научных интересов сотрудников ХФ, мы будем рассматривать полимерные и композиционные электроактивные материалы в которых роль полимеров достаточно высока в формировании свойств композиций. Поэтому, изложение обзора начнем с понятия полимерные электреты.
Электрет - это диэлектрик, имеющий на поверхности электрические заряды, длительно сохраняющиеся во времени. Электретные свойства полимеров тесно связаны с электростатическими свойствами, и, по существу, их можно было бы рассматривать вместе. Однако в процессе развития науки об электретах оказалось, что для разработки электретов с высокими параметрами теория электростатических свойств диэлектриков может быть использована только весьма ограниченно, и наоборот именно развитие науки об электретах внесло свой вклад в развитие представлений об электростатических явлениях в диэлектриках. В процессе исследований электретов было найдено так много нового, что оправдано рассмотрение электретных свойств отдельно от электростатических, тем более, что электростатические свойства рассматриваются преимущественно как нечто отрицательное, мешающее производственным процессам, приводящее к пожарам, браку, а электретные - как положительные характеристики, обусловливающие пригодность диэлектрика для изготовления изделий.
Если электростатические заряды возникают преимущественно случайно, то электретные - в результате специальной обработки диэлектрика. В зависимости от технологии получения существуют различные типы электретов:
термоэлектреты получают охлаждением предварительно нагретых диэлектриков в электрическом поле высокой напряженности до температур ниже температуры стеклования или отверждения;
криоэлектреты - получают высушиванием раствора диэлектрика в электрическом поле (без предварительного нагревания);
радиационные электреты - получают облучением диэлектриков заряженными частицами (электронами, протонами), а также нейтральными частицами или ?-излучением при одновременном или последующем воздействии постоянного электрического поля;
короноэлектреты - получают заряжением в коронном разряде при нагревании или без нагревания;
электроэлсктреты - получают воздействием (без нагревания) на диэлектрик постоянного электрического поля с напряженностью, близкой к пробивной;
хемоэлектреты - получают химическим сшиванием (вулканизацией) полимерных диэлектриков в электрическом поле или полимеризацией в электрическом поле;
механоэлектреты - получают прессованием или другими способами формования полимерных образцов без воздействия электрического поля от внешнего источника;
магнетоэлектреты - получают при термомагнитной обработке диэлектриков бет воздействия электрического поля от внешнего источника.
Электреты имеют на своих поверхностях равные и противоположные заряды, однако в последнее время появились так называемые моноэлектреты - образцы диэлектриков, имеющие равные заряды одного и того же знака с разных сторон (рис.1. а). Стабильность электретных зарядов обеспечивается (помимо низкой электропроводности электретных материалов и большого времени релаксации дипольной ориентации) наличием противозарядов на противоположной заряженной поверхности или на электродах, находящихся вблизи заряженной поверхности. В этих случаях емкость системы резко возрастает, и соответственно растет время релаксации ? = RC
Рис.1. Схематическое изображение моноэлектрета (а) гетерозаряженного (б) и гомозаряженного (в) электретов (электреты б и в - в процессе поляризации)
Электреты, получаемые после статической электризации или трения, называют иногда "статическими электретами" или "трибоэлектретами".
Кроме перечисленных способов получения электретов существует еще способ заряжения с применением жидких электродов, по которому высокое напряжение подводится с одной стороны к напыленному на поверхность полимера металлическому электроду, а с другой - к жидкости, омывающей противоположную поверхность. Затем жидкость сливают, поверхность высушивают, и получается электрет с потенциалом поверхности, точно соответствующим подаваемому напряжению.
Все электреты можно разделить на две группы: электреты, обладающие дипольными зарядами, и электреты, обладающие инжектированными извне зарядами. В первом случае знак заряда на поверхности Про?/p>