Гетерозаряд электрета

Метод заключается в том, что образец адсорбента помещают между обкладками конденсатора и при достаточно высокой температуре (обычно комнатной) к электродам прикладывают постоянную разность потенциалов, после чего образец охлаждают под напряжением. При этом диполи или заряды перебрасываются в направлении действия поля и замораживаются . Охлажденный образец оказывается поляризованным. После снятия поляризующего напряжения он сам создает вокруг себя электрическое поле и становится электретом. Если поверхность образца имеет при этом заряд, противоположный по знаку заряду, который был на ближайшем электроде при поляризации, говорят о гетерозаряде электрета. Нагревание образца приводит к разрушению гетерозаряда (диполи, например, в этом [c.254]

По данным измерений е и е" в зависимости от температуры в диапазоне частот можно определить параметры диэлектрической релаксации Е, Я, т, Ае, по которым можно рассчитать величину и параметры релаксации гетерозаряда электретов из данного полимера (Ро, [c.203]

РИС. 22. Зависимость логарифма относительной величины гетерозаряда электрета из высокомолекулярного ПК от времени поляризации при разных температурах ( п = 200 кВ/см). [c.36]

В случае монокристаллов нафталина были изучены термические и фото-электретные состояния [12]. Различия между двумя типами получавшихся электретов провести не удалось в обоих случаях гетерозаряд был связан с локализованными электронами. Свет деполяризовал электреты. [c.670]

Оловянная фольга после контакта и отрыва ее от электрета оставляет заряд, равный приблизительно двум третям нормального гетерозаряда (раздел I, 4) [42]. Этот заряд расположен на поверхности, но, по-видимому, является постоянным. Никель в противоположность олову дает лишь небольшой заряд. [c.701]

Рис. 9, Схема гомо- и гетерозарядов в электрета.х.

Спектры токов ТСД, т. е. зависимости j = f[T i)], обычно содержат один или несколько максимумов, причем их положение и направление тока в максимуме могут зависеть еще и от характера контакта электрета с электродами [175]. Для полярных полимерных пленок некоторые максимумы тока ТСД могут быть связаны с релаксацией остаточной (замороженной) поляризации (например, дипольно-групповой р-релаксацией и дипольно-сегментальной а-релаксацией). Изучение этих пиков, которые должны быть связаны с гетерозарядом, является основой так называемого электретно-термического анализа [2, с. 132— 167]. Кроме того, в спектре токов ТСД обнаруживаются пики, связанные с освобождением носителей, захваченных на ловушках в полимере в процессе зарядки электрета, и дрейфом этих носителей в поле электрета (р-пики или пики, связанные с релаксацией объемного заряда). Наконец, существенную роль в процессе релаксации заряда может играть собственная проводимость у полимерных пленок, и для выделения этой составляющей требуется параллельное исследование температурной зависимости проводимости полимерных пленок у = Т) и спектров токов ТСД. По спектрам токов ТСД можно оценивать и стабильность электретов из различных полимерных пленок. Очевидно, стабильность тем выше, чем при более высокой температуре расположен основной максимум тока ТСД. [c.196]

Общим условием получения электрета является подвод к диэлектрику энергии в той или иной форме. Напряженность поля изменяет энергетические уровни и структуру молекул, вызывая деформацию решетки, разрыв цепей и их сшивание, появление примесных включений и т. д. Все это приводит к образованию гетерозаряда. [c.234]

Рис. 1. Заряды и силовые линии поля электрета в виде диска (а) электреты с гетерозарядом (б) и гомозарядом (в).

Эффективный заряд электрета, характеризуемый поверхностной плотностью зарядов сг, равен разности между гомо- и гетерозарядами [c.7]

Таким образом, при воздействии постоянного электрического поля на диэлектрик в нем происходит поляризация (ориентация диполей, смещение ионов и другие процессы) (рис. 15). Поляризация приводит к возникновению на поверхностях образца зарядов, противоположных по знаку зарядам близлежащих электродов — гетерозарядам. Вследствие коронных разрядов в промежутке электрет-электроды заряды с электродов перехо- [c.39]

Рис. 16. Зависимость гетерозаряда Р электретов от времени поляризации 1п-

Рис. 17. Зависимость гетерозаряда Р электретов из высокомолекулярного ПК от времени поляризации при разных температурах

Термоэлектреты готовили из образцов ПММА диаметром 50 мм, вырезанных из листа толщиной 1,2+-+ 1,5 мм. На обе поверхности образца накладывали электроды из алюминиевой фольги диаметром 40 мм. Поляризацию проводили при 60, 80, 100, 120 и 140 °С и напряженностях поля п= Ю, 20, 30 кВ/см. Точность поддержания температуры составляла 2°С. Время выдержки под напряжением при заданной температуре составляла 1 ч. Образцы охлаждали в электрическом поле до комнатной температуры за 15—20 мин. Поверхностную плотность заряда определяли методом электростатической индукции. Величину гетерозаряда определяли интегрированием по времени тока деполяризации [по формуле (5)], соответствующего релаксации гетерозаряда. Ток деполяризации измеряли при нагреве электрета со скоростью 6°С/мин от комнатной температуры до 190 °С. [c.47]

Поскольку гомозаряд мало зависит от температуры, но с ростом температуры существенно растет гетерозаряд, Р при определенной температуре превышает величину гомозаряда и происходит обращение знака Оэфф электрета. [c.51]

С течением времени гетерозаряд переходит в гомозаряд. Образование зарядов одного знака на обеих поверхностях электрета сразу после поляризации при высоких Еп можно объяснить участием в поляризации ионов преимущественно одного знака. [c.55]

В заключение отметим, что электреты с начальным гетерозарядом, обусловленным остаточной ориентационной дипольной поляризацией, получаются из полярных полимеров, мономерные звенья которых обладают ди-польным моментом. Электреты с гетерозарядом, обусловленным остаточной поляризацией смещения ионов или других носителей, получают при воздействии электрического поля на полимеры при температурах, когда наблюдается достаточно высокая электропроводность. Эту электропроводность можно увеличить, вводя ионо-генные добавки или предварительно подвергая полимеры облучению проникающей радиацией. [c.74]

Оказалось, что гомозаряд сконцентрирован только в узком приэлектродном слое, а гетерозаряд — в объеме. Распределение оказалось неравномерным — отрицательный заряд занимал большую часть объема. Авторы работ [16, 137] проводили термодеполяризацию отдельных срезов электрета из карнаубского воска и ПММА, величину заряда определяли интегрированием тока по времени. Оказалось, что заряд не зависит от толщины и места расположения слоев в образце, т. е. поляризация (гетерозаряд) объемная и однородная (рис. 39). [c.85]

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 [146—149], причем кинетика образования гомозаряда определяется температурными условиями хранения электрета (см. гл. III). Механизм образования гомозаряда в этом случае, по-видимому, не отличается от механизма образования гетерозаряда, обусловленного смещением ионов. [c.141]

В ранних экспериментах зазор между электродами и электретом обычно специально не регулировали элект роды применяли накладные, при этом наблюдали ток деполяризации гетерозаряда и гомозаряда, направленный в обратную сторону [рис. 79 (1)]. В настоящее время величину зазора обычно контролируют. Электроды наносят напылением металлов (серебра, алюминия, золо та) в вакууме, т. е. применяют систему электроды — электрет с плотным контактом, без зазора, или применяют бесконтактную систему электродов с фиксированными зазорами. [c.162]

В термоэлектрете, приготовленном с бесконтактными Электродами, возникает как гетеро-, так и гомозаряд. При нагревании такого электрета с электродами без зазора инжектированные носители зарядов диффундируют в сторону электродов и фиксируется только ток, соответствующий гетерозаряду. Если толщина образца Ь значительно больше глубины инжекции а, термоток, соответст- [c.162]

При нагревании электрета с гомо- и гетерозарядами с применением бесконтактных электродов величина тока [c.163]

Эксперименты, проведенные на ряде полимерных диэлектриков [129] ПК, ПЭТФ, ПММА, которые заключались в измерении токов поляризации и интегрировании их во времени при Гп (выше Гс) и при Гхр ( 20°С), показали, что абсорбированный заряд, рассчитанный по (103), всегда совпадает с определенным индукционным методом (методом подъемного электрода) гетерозарядом электретов Оэфф И С зарядом Q/, найденным интегрированием тока термодеполяризации. Расхождение между значениями AQ, аэфф и Q/ не превышает погрешности экспериментов ( 10% от измеряемых величин). Анализ литературных данных, например результатов экспериментов Гросса (1949) с карнаубским воском, также показал равенство AQ. аэфф и Q, для гетерозаряжепных электретов. Таким образом, соотношение (103) можно считать доказанным при условии, что ру(Тхр) обеспечивает сохранение заряда в течение эксперимента. [c.90]

Физические свойства электретов существенно зависят как от особенностей диэлектриков (их полярности и электропроводности), так и от режима изготовления (например, напряженности поля, температуры и времени поляризации). В зависимости от напряженности электрического поля можно получать из одного и того же вещества и гомо- и гетероэлектреты (совпадающие и несовпадающие по полярности со знаком заряда электрода) с различной плотностью поверхностных зарядов. Гетерозаряд обусловлен, прежде всего, ориентационной дипольной поляризацией, а также микроскопическими неоднородностями и ионной электропроводимостью диэлектрика. Образование гомозаряда связано с тем, что при высоких напряжениях вследствие искрового пробоя воздушного зазора заряды переходят с электрода на образец полимера. Электретный эффект в твердых диэлектриках имеет объемный характер. В так называемом незакороченном состоянии электрет все время находится в электрическом поле, в результате чего происходит рассасывание объемного заряда. При плотном закорачивании электрета его внутреннее поле равно нулю [58, гл. I]. Время жизни электрета зависит от электропроводности как его самого, так и среды, а также от качества закорачивания. Поскольку возникновение электретного состояния связано с поляризацией и ориентацией, ему должно сопутствовать существенное увеличение оптической анизотропии. При кратковременной поляризации полимеров (в частности, ПММА) их оптическая анизотропия практически не проявляется. После резкого возрастания оптической анизотропии в интервале времен от 3 до 6 ч дальнейшее увеличение времени поляризации практически не повышает анизотропию, что свидетельствует о завершении ориентации. [c.253]

Различают электреты с гомо- и гетерозарядом (рис. 9). Если эффективная плотность заряда аэфф имеет тот же знак, что и знак заряда на близлежащем при поляризации электроде или знак бомбардирующих поверхность диэлектрика частиц при изготовлении электрета, то в электрете преобладает гомозаряд (рис, 9,а). Если же знак Оэфф противоположен знаку заряда на соответствующем электроде, то в электрете преобладает гетерозаряд (рис. 9,6). Гетерозаряд может получаться при изготовлении термоэлектретов и фотоэлектретов, но с течением времени и в этих случаях может происходить переход от гетеро-к гомозаряду. Электроэлектреты, радиоэлектреты, короноэлектреты имеют, как правило, гомозаряд с момента изготовления. Гомозаряд может возникнуть только за счет переноса заряжен- [c.34]

В обшем случае учитывается распределение по временам релаксации, однако всегда предполагалось, что гомо- и гетерозаряды сосредоточены только на поверхности (р = О, Pso = = onst (л )). Решение уравнения (65) для случая, когда электрет находится между двумя короткозамкнутыми электродами, позволяет получить зависимость Оэфф = /(0 (при постоянной температуре) [c.35]

Сравнение рассчитанной по (205) зависимости эффективной плотности поверхностного заряда а.,фф = еяо Уэ//г от толп1,ины оставшейся части электрета с экспериментально полученной зависимостью СГэфф = /(- ) позволяет убедиться в том, что даже для электретов из карнаубского воска вклад замороженной поляризации близок к нулю как гомозаряд, так и гетерозаряд обусловлены носителями, захваченными на ловушках. К сожалению, в случае электретов из полимерных диэлектриков такая методика пока не применялась, хотя современная техника позволяет удалять слои толщиной до 5 мкм. [c.207]

Прежде всего, наличие остаточной (замороженной) поляризации следует ожидать у термоэлектретов из полярных полимеров с гетерозарядом. В электретах из неполярных материалов (ПТФЭ, Ф-4-МБ), а также в электретах из полимерных пленок, заряженных в коронном разряде или электронным пучком, преобладает гомозаряд и вклад остаточной поляризации, очевидно, мал. Однако окончательное суждение об относительном вкладе различных факторов в электретный эффект может быть сделано только на основе специальных опытов, включая и исследование процесса релаксации заряда. [c.206]

Эгучи нашел, что после изготовления электрет имеет заряды на поверхности, которые противоположны по знакам потенциалам прилегающих электродов (рис. 1,6). Через некоторое время электрет может изменить знаки зарядов на обратные (рис. 1,в). Заряд, возникающий вначале, был назван гетерозарядом, в противоположность гомозаряду, который устанавливается после процесса стабилизации. После установления гомозаряда поверхностная плотность зарядов медленно падает, но изменения расположения знаков зарядов не наблюдается. [c.6]

В работе [135] было показано, что при понижении давления до Ю- —Ю З мм рт. ст. электреты из карнаубского воска и поливинилацетата частично увеличивали поверхностную плотность зарядов. Этот эффект приписывали спаду гетерозаряда, вследствие чего общий заряд СГэфф несколько увеличивался. [c.83]

Таким образом, могут быть случаи, когда общая эффективная поверхностная плотность зарядов равна нулю, а в то же время гомо и гетерозаряды в полимере присутствуют. Если суммарный заряд электрета — гомозаряд, это еще не значит, что гетерозаряда в электрете нет, а только указывает на то, что Р меньше 0р. И, наоборот, если 0эфф имеет знак гетерозаряда, то Р больше 0р. [c.88]

Такая зависимость времени перезарядки от температуры хранения закороченных и незакороченных образцов является результатом возникновения поляризации во внутреннем поле электрета вследствие миграции свободных носителей зарядов (ионов). Такие зависимости наблюдали при преимущественном гетерозаряде (когда Еп мало). [c.91]

При хранении электретов в закороченном состоянии внутреннее поле электрета мало. Когда электроды отрывают, поле гетерозаряда принуждает ионы двигаться в направлении, противоположном направлению приложенного внешнего поля, т. е. образовывать гомозаряд. Нагревание или охлаждение закороченного электрета соответственно замедляет или ускоряет процессы деполяризации гетерозаряда — дезориентации диполей. При этом после отрыва электродов в охлажденном электрете Е больше, и 4 мало, а в нагретом Е меньше и 4 увеличивается. [c.91]

Влияние температуры на стабильность электретных зарядов связано с ее влиянием на скорость релаксации гетеро- и гомозарядов. В работе [149] было показано, что при низких температурах снижается скорость перезаряжения электретов вследствие уменьшения скорости релаксации гетерозаряда и уменьшения внутреннего поля. В то же время уменьшается и электропроводность материала, что должно приводить к снижению скорости релаксации гомозаряда. [c.104]

Высокое значение пьезомодуля (оно не изменилось за 5 месяцев хранения [250]) в неполярном ПТФЭ указывает на возможность получения стабильных пьезоэлектриков на основе полимерных электретов, обладающих исключительно гомозарядом и на основе электретов, обладающих стабильной поляризацией — гетерозарядом. [c.160]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология