электреты. ТСМ реф 4 сем. Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Волгоградский государственный технический университет

• Название: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации Волгоградский государственный технический университет
• Анкор: электреты
• Дата: 14.10.2022
• Размер: 84.53 Kb.
• Имя файла: ТСМ реф 4 сем.docx
• Тип: Краткий обзор; #734151

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Волгоградский государственный технический университет

Факультет ТКМ

Кафедра «Материаловедение и КМ»

Семестровая работа

по дисциплине «Теория строения материалов »

Тема: «Электреты»

Выполнил: студент гр. МВ-231

Панкова Т.С.

Проверил: доц. Слаутин О.В.


Волгоград, 2022

Оглавление

Введение 2

Глава 1: История открытия электретов 4

Ранние гипотезы 4

Явление остаточного заряда 7

Открытие электретов М. Егучи 8

Открытие фотоэлектретов Г. Наджаковым 9

Глава 2: Первые исследования электретов 10

Изготовление электретов по Егучи 10

Метод измерения поверхностного заряда электретов, предложенный Егучи 11

Краткий обзор работ других ученых 13

Глава 3: Общие свойства электретов 15

Виды электретов. Термо-, фото-, электро-, радио-, короно-, магнето-, механо- и другие электреты. 15

Электретные материалы 17

Краткая сводка основных свойств, присущих всем электретам 20

Глава 4: Возможные области практического применения электретов 21

Список используемой литературы 22

Введение

Все известные в природе вещества в соответствия с их способностью проводить электрический ток могут быть разделены на три основных класса: диэлектрики, полупроводники, проводники. Если удельная проводимость проводников составляет 10⁵ — 10⁶ Ом^-1см^-1, то у диэлектриков она достигает 10^-10 — 10^-15 Ом^-1см^-1 и меньше. Полупроводники занимают промежуточную область: их удельная проводимость лежит в пределах 10⁵ — 10^-10 Ом^-1 см^-1.

Поместив диэлектрик в постоянное электрическое поле, мы наблюдаем появление электрического тока. Благодаря ничтожно малой электропроводности диэлектриков величина этого тока крайне мала. Это не только отличает диэлектрики от проводников и полупроводников, но именно

благодаря этому обстоятельству диэлектрики имеют возможность поляризоваться в электрическом поле. Способность к поляризации является основным свойством диэлектриков.

Электрическое поле смещает связанные заряженные частички, входящие в состав Диэлектрика, относительно тех положений, которые они занимали в отсутствие поля. Так, например, если диэлектрик состоит ив нейтральных

атомов, то в присутствии поля их электронные оболочки смещаются относительно положительно заряженных ядер. Если кристаллическая решетка твёрдого тела состоит из положительно и отрицательно заряженных ионов, как, например, решетка NаСl, то в электрическом поле ионы разных Знаков смещаются относительно друг друга. В результате смещения каждой пары зарядов образуется система, обладающая некоторым дипольным моментом, иль так называемый элементарный диполь, а весь диэлектрик поляризуется.

В результате поляризации на внешних поверхностях диэлектрика, прилегающим к электродам, появятся заряды, противоположные зарядам электродов.

Глава 1: История открытия электретов

Ранние гипотезы

В истории науки известны случаи, когда проведение некоторых аналогий между различными по своей природе, но имеющими формальное внешнее сходство явлениями способствовало открытию новых эффектов. Особенно большое внешнее сходство наблюдается в поведении различных веществ в постоянном магнитном поле и в постоянном электрическом поле. В магнитном поле некоторые вещества, так называемые магнетики, намагничиваются, т.е. приобретают магнитный момент. Величины, характеризующие это явление, очень похожи на величины, характеризующие диэлектрическую поляризацию.

Все магнетики можно разбить на три класса, представители которых по-разному ведут себя в магнитном поле. Это диамагнетики (µ < 1), парамагнетики (µ >1) и ферромагнетики (µ >> 1).

Для парамагнетиков (К парамагнетикам относятся некоторые газы, щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, магний, платина м др) аналогию с электрическим полем можно продолжить. Атомы парамагнетиков обладают постоянными магнитными моментами и ориентируются во внешнем магнитном поле, преодолевая противодействующее влияние теплового движения. Формально это явление напоминает ориентационную поляризацию дипольных диэлектриков в постоянном электрическом поле.

При изучении магнетизма человек еще в глубокой древности сталкивался с так называемыми постоянными магнитами, которые обычно являются ферромагнетиками с остаточной намагниченностью, благодаря которой они способны создавать вокруг себя магнитное поле.

В то же время аналогия между магнитными и электрическими явлениями также была известна давно, задолго до создания Максвеллом своей теории. Естественно возникают вопросы. Почему ученые не искали электрический аналог постоянному магниту? Почему электрический аналог постоянному магниту был открыт только в 20-х годах 20 века?

Отвечая на них, можно назвать несколько причин. Одна из них состоит в том, это в отличие от магнитных явлений и особенно постоянных магнитов, диэлектрические свойства вещества начали изучаться сравнительно недавно. К концу 19 века магнитные свойства ряда веществ были изучены уже достаточно хорошо. Особенно много ученые знали о свойствах постоянных магнитов. Диэлектрики же были исследованы еще плохо.

Впервые термин «диэлектрик» ввел Фарадей в 1839 г., для того «чтобы определить такое вещество, сквозь или поперек которого действуют электрические силы». Определение Фарадея говорит о том, что в диэлектрике в отличие от проводника имеются не свободные, а связанные заряды, которые под действием внешнего электрического поля не могут смещаться на большие расстояния. Поэтому внутри диэлектрика, находящегося во внешнем электрическом поле, всегда будет действовать некоторое поле, чего никогда не наблюдается в проводниках.

Фактически со времен Фарадея началось изучение диэлектрических свойств вещества. При этом широко использовалась аналогия между магнитными и электрическими явлениями.

Исходя из этой аналогии, английский физик Оливер Хевисайд в 1896 г. высказал предположение о том, что, подобно постоянным магнитам, в природе должны существовать постоянно заполяризованные диэлектрики». Хевисайд назвал такие диэлектрики электретами.

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.

Можно было ожидать, что, подобно постоянным магнитам, электреты могут быть изготовлены только из диэлектриков, обладающих спонтанной поляризацией. Причем для изготовления электретов можно использовать тот же самый способ, который применяется при изготовлении постоянных магнитов. Остаточное намагничение в ферромагнетике создается с помощью внешнего магнитного поля. Аналогичным образом в сегнетоэлектриках можно образовать остаточную поляризацию, выдерживая их в сильном электрическом поле. После снятия внешнего поля поляризации сохраняется в течение длительного времени.

Однако все оказалось гораздо сложнее. Как потом выяснилось, сегнетоэлектрики, как правило, не обладают электретными свойствами, хотя имеют остаточную поляризацию и обусловленные ею остаточные поляризационные заряды. С другой стороны, многие не сегнетоэлектрические диэлектрики после поляризации их в электрическом поле электризуются и способны долгое время сохранять это наэлектризованное состояние. При этом большинство из них имеет остаточную поляризацию не сегнетоэлектрического вида и соответствующие ей остаточные поляризационные заряды.

Таким образом, аналогия между постоянными магнитами и электретами является неполной. Это можно было бы предугадать с самого начала, рассмотрев уравнения Максвелла. В самом деле, эти уравнения отражают тот факт, что в природе нет свободных магнитных зарядов, в то время как свободные электрические заряды существуют. Это приводит к тому, что внутреннее электрическое поле, созданное в диэлектрике искусственно или существующее в нем спонтанно, будет экранироваться свободными электрическими зарядами, находящимися внутри диэлектрика или вне его, в результате чего наэлектризованное состояние исчезнет. Как будет показано ниже, это соображение действительно надо учитывать при объяснении устойчивости электретов.

Явление остаточного заряда, тесно связанное с электретным эффектом, было впервые обнаружено в середине 19 века, т.е. задолго до открытия замечательных свойств первого сегнетоэлектрика – сегнетовой соли (1918 г.).

Явление остаточного заряда

Явление остаточного заряда заключается в следующем: если зарядить конденсатор, металлические обкладки которого непосредственно соприкасаются с промежуточным диэлектриком, например лейденскую банку, и разрядить его, соединив между собой обкладки, то через некоторое время окажется, что обкладки вновь заряжены, так что можно получить вторую разрядную искру, после этого, через некоторое время— третью и т. д. Очевидно, что при первом закорачивании металлических электродов конденсатор разрядился не полностью, часть заряда где-то осталась; затем этот остаточный заряд, постепенно освобождаясь и переходя в свободное состояние, даст возможность произвести второй разряд и т. д.

Многие известные ученые, в том числе Фарадей и Максвелл, пытались объяснить явление остаточного заряда. Так, Фарадей предполагал, что остаточные заряды образуются за счет проникновения зарядов в диэлектрик во время его поляризации, при этом с положительно заряженного электрода проникает положительный заряд, а с отрицательно заряженного — отрицательный. После разряда они постепенно выходят из диэлектрика на электроды. Однако эта точка зрения не нашла последователей, так как осталась неясной причина обратимого движения зарядов.

Поэтому больше сторонников привлек к себе другой взгляд на происхождение остаточного заряда, согласно которому остаточный заряд образуется не за счет внешних зарядов, а вследствие поляризации диэлектрика, т. е. остаточные заряды являются поляризационными зарядами. Эта точка зрения основана ка том, что поляризация Диэлектрика во внешнем электрическом поле возникает не мгновенно, но постепенно достигает своего наибольшего значения; аналогично этому она и не исчезает мгновенно после удаления внешнего электрического поля. Иначе говоря, после закорачиваяия металлических электродов диэлектрик остается до некоторой степени поляризованным. Эта поляризация удерживает на металлических электродах некоторые заряды, которые постепенно освобождаются по мере того, как исчезает поляризация диэлектрика. Эта теория, основанная на остаточной поляризации диэлектриков, нашла подтверждение в ряде опытов и сохранила свое значение до наших дней.

В дополнение к этому Максвелл пришел к заключению, что остаточная поляризация, вызывающая остаточный заряд, обусловлена неоднородностью диэлектрика.

Открытие электретов М. Егучи

Первый электрет был изготовлен в 20-х годах нашего века японским физиком Егучи из смеси равных частей карнаубского воска и канифоли и небольшого количества пчелиного воска. Карнаубский воск представляет собой смолу, собираемую с пальмы Карнауба, которая растет в Южной Америке. Почему для изготовления электретов была выбрана именно такая смола, существенным компонентом которой является карнаубсний воск, остается загадкой. По-видимому, это явилось делом случая. Егучи, должно быть, воздействовал постоянным электрическим: полем на различные вещества с малой электропроводностью и низкой температурой плавления; случайно ему попался карнаубский воск, который как раз является одним из таких диэлектриков.

Однако выбор Етучи был очень удачным. В дальнейшем карнаубский воск зарекомендовал себя как классический материал для получения электретов. Большинство ранних работ по исследованию электретного эффекта было. выполнено на электретах из карнаубского воска.

Открытие фотоэлектретов Г. Наджаковым

В 1937 г. болгарский физик Г. Наджаков изготовил электрет из серы несколько необычным способом. Вместо того чтобы расплавить диэлектрик и затем дать ему застыть в сильном электрическом поле, он освещал пластинку фотопроводящей серы светом, одновременно воздействуя на нее электрическим полем. После удаления света электрическое поле снималось. Полученный таким образом электрет обладал зарядами, которые исчезали на свету. В темноте же заряд сохранялся в течение нескольких месяцев.

Таким образом, роль нагревателя здесь играл свет. В связи с этим Г. Наджаков назвал полученные им электреты фотоэлектретами в отличие от электретов Етучи, которые могут быть названы термоэлектретами.

Глава 2: Первые исследования электретов

Изготовление электретов по Егучи

Для получения электрета надо поместить образец диэлектрика в сильное электрическое поле. Именно этим способом изготовляются постоянные магниты: образцы из ферромагнетика выдерживаются в сильном магнитном поле. Но одного этого мало, Как оказалось, для получения электретов необходимо, чтобы диэлектрик был подвергнут действию поля в нагретом состоянии и чтобы электрическое поле не отключалось, пока диэлектрик не охладится до комнатной температуры.

Первый электрет был изготовлен Егучи именно таким образом. Сильное электрическое поле прикладывалось к расплавленной восковой смеси, нагретой до температуры 130° С, и поле не снималось до тех пор, пока воск полностью не затвердевал и не охлаждался до комнатной температуры.

Схема установки, использованной Егучи для приготовления электретов, представлена на рис.1.



Рис. 1: Схема установки Егучи (1925) для изготовления электретов из карнаубского воска.

Основной часть установки является круглая металлическая ванночка А высотой 1 см и диаметром 20 см, в которую заливается расплавленный воск. Электрод С удерживается грузиком G в приподнятом положении. Ванночка А устанавливается на втором электроде В, который изолирован от деревянного основания D стойками из серы F. Основание D устанавливается строго горизонтально с помощью винтов. После того как расплавленный воск залит в ванночку, электрод С опускается до касания с поверхностью воска. Затем к электродам В и С подводится напряжение, и воск застывает в постоянном электрическом поле. Дно ванночки А хорошо отшлифовывается и, кроме того, покрывается тонкой металлической фольгой. Металлической фольгой покрывается также верхний электрод С. После застывания воска электрет с фольгой можно легко отделить от электродов, а затем снять фольгу с готового диска.

Метод измерения поверхностного заряда электретов, предложенный Егучи

У полученного таким образом электрета наблюдаются на противоположных сторонах диска заряды различного знака. Каким же образом удалось убедиться в этом? Как измерить заряд электрета?

Для измерения поверхностного заряда уже готового электрета Егучи предложил метод, основанный на явлении электростатической индукции. Это явление, как известно, заключается в том, что в проводнике, если его поднести к какому-нибудь заряженному телу, наводятся (индуцируются) заряды разных знаков. На ближайшей к заряженному телу поверхности проводника возникает заряд, противоположный по знаку заряду тела, а на другой стороне — одинакового знака.

Схематическое изображение установки Егучи для измерения поверхностного заряда электретов показано на рис.2.



Рис. 2: Схема установки Егучи (1925) для измерения заряда электретов из карнаубского воска.

Процесс измерения протекает так. Ключ К замыкается на землю, верхний электрод В опускается до полного контакта с заполяризованным диэлектриком. Затем ключ размыкается, т. е. система отсоединяется от земли, и верхний электрод поднимается до тех пор, пока не исчезнет влияние электрического поля электрета на электрод В. Расстояние, на которое надо поднять верхний электрод, составляет приблизительно 5—10 см. При этом электрометр Э заряжается. Если обозначить отклонение эдектрометра, который в данном случае измеряет напряженне, через U, емкость системы через С, то заряд, приобретенный электрометром, будет: q=CU

Из этого выражения можно легко определить заряд конденсатора, зная его емкость и напряжение на обкладках. Если емкость С измеряется в пикофарадах (1 пФ = 10^-12 Ф), а U в вольтах, то заряд q = СU•10^-12 будет измеряться в кулонах.

Возникает вопрос, откуда появился этот заряд. Заряд пришел с верхнего электрода В, который, в свою очередь, получил его путем индукции от электрета.

Емкость С, входящая в формулу, равна

С = С₀ + Сэ + Св,

где С₀ — емкость шунтирующего конденсатора Е, Сэ — емкость электрометра Э, Св — емкость электрода В, причем С ≈С₀. Зная С₀ и U, можно определить заряд q, который индуцирует одна из заряженных поверхностей электрета на электроде. Аналогичным образом можно измерить заряд другой поверхности электрета.

Присоединяя к отклоненному электрометру заряженное тело с известным знаком заряда и наблюдая, какое оно окажет действие (увеличит или уменьшит отклонение), можно определить знак индуцированного заряда.

Краткий обзор работ других ученых

После работ Егучи наступил некоторый перерыв. Вплоть до 1935 г. особенно серьезных исследований электретов не проводилось. За этот период было опубликовано всего 13 работ. Рассмотрим наиболее важные из них.

Сато (1922) повторил опыты Егучи. Венгерский физик Микола (1925) изучал возможность приготовления электретов из различного рода диэлектриков. В его работе приведена таблица, из которой следует, что полярные диэлектрики могут иметь как гетерозаряд, так и гомозаряд, в то время как неполярные диэлектрики (неполярные углеводороды, парафиновый воск и др). не обладают электретным эффектом. Несмотря на то, что есть вещества, отклоняющиеся от этого правила (пчелиный воск — неполярный диэлектрик, цетиловый спирт — полярный и др.), Микола сделал вывод о том, что полярность диэлектрика является необходимым условием образования устойчивого электрета, Микола также показал, что вещества с большой проводимостью по преимуществу обнаруживают гетерозаряд

Адамс (1927) впервые обнаружил пьезоэлектрический эффект в электретах из смеси карнаубского и пчелиного воска. Однако Наката (1927) пьезоэффекта у электретов не обнаружил.

Эвинг (1930—1935) определил внутреннюю поляризацию электретов путем удаления верхнего слоя вещества и изучал электреты с помощью рентгеновских лучей. Беннет (1931) продолжил опыты Эвинга по изучению электретов с помощью рентгеновских лучей и показал, что после поляризации восковые электреты приобретают анизотропные свойства. Беннет установил, что углеводородные цепочечные молекулы ориентируются под действием электрического поля и углеводородное вещество становится подобно восковой смеси, анизотропным. Аналогичное явление наблюдается и при кристаллизации парафина в присутствии электрического поля. Джонсон и Карр (1932) сообщили о возможности приготовления электрета из расплавленной серы (такой электрет имел гетерозаряд).

Егер (1934) провел первые количественные исследования объемного распределения электретных зарядов в пчелином воске. Им был использован метод срезания тонких слоев вещества, перпендикулярных направлению поляризации, и измерения заряда отдельных слоев (предложенный Егучи); Егер получил кривую распределения объемного заряда внутри образца и тем самым подтвердил вывод Егучи об объемном распределении электретных зарядов. Свойства электретов изучались также Фарланом (1930), Тику (1932) и др.

Глава 3: Общие свойства электретов

Виды электретов. Термо-, фото-, электро-, радио-, короно-, магнето-, механо- и другие электреты.

Существует несколько методов изготовления электретов. Можно нагреть диэлектрик до соответствующей температуры, а затем охладить в электрическом поле. Расплавление диэлектрика, как показали многочисленные опыты, необязательно. Достаточно, чтобы диэлектрик был нагрет до температуры, возможно более близкой к температуре плавления. Изготовленные этим методом электреты называется термоэлектретами.

В другом методе вместо нагревания применяется освещение. Полученные таким методом электреты называются фотоэлектретами. Изготовление электретов этим способом возможно только из фотопроводящих материалов, таких, как сера, сульфид цинка, кадмия, антрацен и др.

В третьем способе существенную роль играет только электрическое поле. Здесь не применяют ни нагревания, ни освещения. Электреты, полученные таким способом, по аналогия с термо- и фотоэлектретами, названы электроэлектретами. Известны электроэлектреты из керамического диэлектрика — титаната кальция и других диэлектриков.

Электретный эффект можно вызвать и без приложения: электрического поля. Если в полимерах (например, полиметилметакрилате — органическом стекле) вызвать механические деформации, то на их поверхности появляются заряды. Изготовленные таким способом электреты называют механоэлектретами.

Электретное состояние возникает при воздействии на некоторые вещества радиоактивным излучением (α-, β-, γ-лучами).

Полученные двумя последними способами искусственные электреты иногда называют псевдоэлектретами, так как они получены без воздействия электрического поля.

При радиоактивном облучении диэлектрика, помещенного в электрическое поле, возникает стабильный электретный эффект. Такие электреты называют радиоэлектретами. При этом существенно, чтобы толщина диэлектрика была меньше длины свободного пробега электронов в данном веществе. В последнее время термин «радиоэлектреты» распространен и на случай возникновения электретного состояния под действием облучения без электрического поля.

Стабильный электретпый эффект наблюдается у ряда материалов при заряжении их поверхности в поле коронного разряда. Такие электреты носят название короноэлектретов.

В Индии исследуются так называемые магнетоэлектреты. Это электреты, изготовленные с помощью нагревания, как и термоэлектреты, но при воздействии не электрического поля, а магнитного.

Электретное состояние также может наблюдаться, если диэлектрик наэлектризован трением. Такие трибоэлектреты имеют довольно устойчивые заряды разных знаков. Подчеркиваем «разных знаков», хотя нанесен заряд только одного знака и на одну поверхность электрета. Подобное наблюдается и у короноэлектретов.

Болгарскими учеными описан способ получения электретов при застывании раствора органического растворителя и смолы на подложке из полимера в электрическом поле. Такие электреты получили название криоэлектретов. Электретный эффект может наблюдаться в тонкой пленке диэлектрика, образующейся на аноде при электролизе. Такие электреты получили назвавяе анодоэлектретов.

Можно еще указать ряд разновидностей электретов, например автофотоэлектреты (диэлектрик с электретными зарядами, возникающими под действием света и внутреннего поля), сегнетоэлектреты (электретный эффект у сегнетоэлектриков), биоэлектреты (электретное состояние вызвано спонтанной поляризацией дипольных комплексов в тканях живого организма).

Электретные материалы

Из разных диэлектриков получаются различные по своим качествам электреты. Теперь рассмотрим более подробно вопрос о том, из каких диэлектриков вообще возможно получение электретов, а из каких нет, и как зависят свойства электретов от исходного материала.

Первые электреты были получены из карнаубского воска и из смеси примерно равных частой этого воска, канифоли и небольшого количества пчелиного воска. В дальнейшем к карнаубскому воску стали добавлять и другие компоненты, которые улучшали свойства электретов и делали их менее хрупкими. Так, в одной из работ сообщается, что стабильные электреты с достаточно большой поверхностной плотностью заряда получены из смеси 45% (весовых) карнаубского воска, 45% гидрогенизированной смолы и 10% этилцеллюлозы.

В 1953 г. было изготовлено большое количество электретов из другого класса органических веществ — полимеров. Электреты получены из полиметилметакрилата, найлона, люцита н других полимеров. Позднее исследования в этой области продолжались, и количество полимеров, из которых стали получать достаточно стабильные электреты, возросло.

В это же время термоэлектреты изготовлялись и из других диэлектриков (нафталин, сера, эбонит, канифоль), а также продолжались поиски материалов, пригодных для получения фотоэлектретов.

В 1957 г. в СССР А. Н. Губкину и Г. И. Сканави удалось изготовить электреты из большой группы керамических диэлектриков. В отличие от восков, смол и полимеров керамические электреты обладают большой механической прочностью, жаростойкостью, а также рядом специальных свойств.

Первые исследователи, основываясь на опытах Егучи, считали, что электреты можно получить только из дипольных диэлектриков, обладающих малой электропроводностью. Эта точка зрения была распространена довольно долго, так как воски, смолы и полимеры, из которых стали изготовлять электреты, действительно представляют собой полярные или слабополярные диэлектрики с малой электропроводностью.

Так, например, Гемант (1935) и Паджетт (1949) на основе многочисленных опытов пришли к выводу, что электреты могут быть получены только из таких веществ, которые содержат полярные группы (—ОН, —СООН и

др.). Согласно этой точке зрения парафин для изготовления электретов не пригоден, а карнаубский воск является наиболее подходящим материалом.

Позднее было обнаружено, что в электретах из карнаубского воска наблюдаются большие остаточные заряды, располагающиеся по всему объему диэлектрика. При этом предполагалось, что эти заряды состоят из ионов. Введение в карнаубский воск ионных добавок (Мэрфи, 1968), а в пчелиный воск канифоли (Гемант, 1935; Пик, 1965), которая увеличивает ионную проводимость, улучщает свойства электретов. Поэтому многие стали думать, что в электретном эффекте определяющую роль играют не полярные группы, а объемные заряды, образующиеся при ионной электропроводности расплавленного воска.

В дополнение к этому были получены электреты из ряда неорганических диэлектриков, имеющих ионную электропроводность (например, из некоторых сортов стекол), что также указывало на определенную роль, которую играют ионы в процессе образования электретов.

Таким образом, стали считать, что электретный эффект обусловлен или «вмерзанием» ориентированных полем полярных групп, или «вмерзанием» сместившихся под действием поля ионов, т. в. может наблюдаться в диэлектриках, содержащих либо полярные молекулы, либо обладающих ионной электропроводностью.

В 40-х годах 20 в. бразильский ученый Гросс высказал еще одно предположение о причине образования электретов. Он обратил внимание на известный факт образования остаточной поляризации в диэлектриках, содержащих инородные включения макроскопических размеров, и предположил о возможности создания электретов из таких материалов. Согласно этим представлениям электреты могут быть изготовлены из неоднородных диэлектриков.

Однако после открытия фотоэлектретов и особенно после того, как были получены термоэлектреты из неполярных керамических диэлектриков, обладающих в основном достаточно большой электронной электропроводностью, все эти точки зрения пришлось дополнить.

В настоящее время можно считать установленным, что электретное состояние может быть вызвано любым видом «внутренней» релаксационной поляризации, а также захваченным инжектированным зарядом «внешней» поляризацией.

Несколько замечаний о материалах, применяемых для изготовления электретов. Некоторые исследователи приводили в своих работах таблицы различных веществ, из которых они пытались получить электреты. Эти данные, как правило, отличаются друг от друга и часто противоречат друг другу. В качестве примера приведем сравнительную оценку веществ, применяемых для изготовления электретов, которую дал немецкий физик Антенен в 1953 г. в одной из своих работ.

В частности, показано, что некоторые вещества обладают хорошими электретными свойствами, если их использовать в виде тонких пленок (например, политетрафторэтилен).

Краткая сводка основных свойств, присущих всем электретам

Перечислим основные свойства, присущие всем электретам: длительное сохранение заряда при сравнительно малом времени максвелловой релаксации, обращение знака (от гетеро- к гомозаряду); наличие «внутренней» и «внешной» остаточных поляризаций; два различных направления тока термодеполяризации. Всем электретам присуща двойственная природа заряда: гетерозаряд возникает за счет собственных зарядов диэлектрика, а гомозаряд, как правило, за счет «чужих» зарядов, инжектированных из электродов или из межэлектродных промежутков. У всех электретов обычно наблюдается объемное распределение гетеро- и гомозаряда.

Все электреты характеризуются анизотропией в отношении диэлектрической и магнитной проницаемости и коэффициента преломления видимого света. Радиоактивное облучение, как правило, снижает заряд электретов. Переменное электрическое поле я ультразвук большой интенсивности ускоряют процесс деполяризации электретов. Атмосферное давление, температуры и влажность окружающей среды оказывают существенное влияние на поведение, величину и стабильность заряда электретов.

Глава 4: Возможные области практического применения электретов

Электреты могут найти, и в ряде случаев уже нашли, широкое применение в различных областях техники в качестве источников постоянного электрического поля.

Действительно, электрет всегда окружен электрическим полем. У «свободного» электрета электрическое поле сложным образом распределено в пространстве; поле закороченного электрета сосредоточено в воздушном зазоре между поверхностью электрета и металлическими электродами.

Постоянное поле электрета можно использовать либо непосредственно, либо косвенным образом, путем индуцирования переменного тока в поле электрета. Большинство известных применений электретов — это так называемые электретные датчики сигналов или электретые преобразователи различного рода. Их работа основана. на индуцировании переменного тока в поле электрета.

Электростатическое поле электрета можно использовать также непосредственно. На основе этого работают такие приборы, как фильтры для газов, электретные электрометры и вольтметры, фокусирующие и сортирующие системы и другие приборы и устройства.

Электреты используют в микрофонах, электродвигателях, электрофотографии, изготовлении искусственных сосудов и искусственного сердца.

Список используемой литературы

1. 
   Губкин А.Н. Электреты. –М.: Наука, 1978.-192с.
   
2. 
   Электронный ресурс: https://ru.wikipedia.org/wiki/Электреты