ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Механизм образования гомозаряда из "Полимерные электреты Издание 2" Заряжение полимера при воздействии поверхностных разрядов или потоков заряженных частиц происходит по механизму, значительно отличающемуся от механизма поляризации. Оно в этом случае обусловлено инжекцией носителей зарядов, которые внедряются в полимер извне. Воздействие инжектируемых заряженных частиц на полимер описано в ряде работ, где авторы в основном рассматривают химические превращения в полимерах в результате облучения [Н4]. [c.103] Рассмотри кратко процессы взаимодействия заряженных частиц с поли.мерами, приводящие к заряжению. [c.103] Первая реакция — реакция ионизации газа. Остальные — реакции взаимодействия электрона, вышедшего с катода или возникшего в результате ионизации молекул газа, с другими молекулами газов. В результате этих реакций образуются ионы В+, В-и электроны. Все эти заряженные частицы реагируют друг с другом или с другими молекулами газов, реакция носит цепной характер, может возникать световое и УФ-изучение. [c.103] Известно [145], что в комнатных условиях в отрицательном коронном разряде в основном образуются ионы С0 , в положительном—ионы Н+ и (Н20) П+, а также N0+ и N0 1 и их гидраты. [c.103] При коронном разряде заряженные частицы, вырывающиеся с катода, ускоряются в электрическом поле. Отрицательно заряженные частицы устремляются к поверхности полимера, а положительно заряженные — к катоду, где теряют свои заряды. При облучении пучком электронов или других заряженных частиц с увеличением энергии частиц увеличивается и глубина их проникновения в полимер. При коронном разряде заряженные частицы проникают в полимер на глубину 1 мкм [68]. Таким образом, большая часть полимера остается незаряженной, поскольку толщина электретов обычно не менее 5 мкм. Ионы захватываются на глубине нескольких молекулярных слоев от поверхности, электроны проникают глубже. [c.103] Но ионы могут и не взаимодействовать с молекулами полимера, а попадать в ловушки, где будут находиться длительное время. Электроны, инжектированные в полимер, захватываются ловушками или вызывают химические превращения. [c.104] Заторможенные электроны захватываются в полимере межмолекулярными ловушками. Этими ловушками могут служить группы благоприятно расположенных диполей [146]. Возможно образование ловушки и в результате воздействия самого электрона. При торможении часть энергии электрона переходит в фонон при этом возникает возможность ориентации близлежащих диполей в поле электрона и последний оказывается в ловушке, т. е. электрон как бы сам роет себе яму . Ловушками для заряженных частиц могут служить также различные дефекты структуры, обусловленные примесями и концевыми группами макромолекул, и границы раздела между аморфной и кристаллическими фазами. [c.104] Носитель заряда, попадая в полимер, поляризует близлежащие диполи — полярные группы, и они ориентируются в направлении носителя. На поворот каждого диполя требуется очень небольшая энергия. Однако суммарная энергия на ориентацию всех диполей будет достаточно большой. [c.104] Спектры пропускания фактически остаются неизменными, т. е. изменение конформаций происходит преимущественно в тонком поверхностном слое, куда инжектируются заряды и где они накапливаются этот слой и исследуется методом нарушенного полного внутреннего отражения . [c.105] Изменение конформаций цепей макромолекул в области, где происходит накопление инжектированных зарядов, свидетельствует о более глубоких процессах, требующих больших энергий, чем упругая ориентация диполей. Ориентация нескольких близлежащих диполей — полярных групп, сопровождающаяся изменением конформации цепей, приводит к образованию глубокой ловушки, покинуть которую носитель заряда может, лишь преодолев значительный энергетический барьер, складывающийся из суммы барьеров конформационных изменений всех участков цепей, участвующих в образовании ловушки. [c.105] Пероксирадикалы, находящиеся в аморфной области, спустя месяц после изготовления электрета разрушились, в то время как число таких радикалов в кристаллической области через 50 сут почти не изменилось. На основании полученных данных делают вывод о том, что в кристаллической фазе уровни захвата электронов более глубокие, чем в аморфной фазе, и именно они определяют устойчивость поляризации. Вопрос о природе ловушек в полимерах рассмотрен в работах [144, 149]. Параметры ловушек и их количество определяют методом электретно-термического анализа (см. гл. УП). Выход носителей зарядов из ловушек связан с разрушением ловушек, происходящим, например, при размораживании подвижности элементов структуры с повышением температуры. [c.106] Следует отметить, что после изготовления термоэлектрета и отрыва электродов от поверхности начинается образование гомозаряда за счет смещения ионов в электрете под влиянием внутреннего поля электрета, причем кинетика образования гомозаряда определяется температурными условиями хранения электрета (см. гл. IV). Механизм образования гомозаряда в этом случае, по-ви-днмому, не отличается от механизма образования гетерозаряда, обусловленного смещением ионов. [c.106] Вернуться к основной статье