Тверді діелектрики
Усі діелектричні матеріали можна розділити на групи, використовуючи різні принципи, наприклад, розділити на неорганічні й органічні матеріали.
Неорганічні діелектрики: скла, слюда, кераміка, неорганічні плівки (окисли, нітриди, фторидів), металлофосфати, електроізоляційний бетон. Особливості неорганічних діелектриків - негорючі, як правило, світло-, озоно- термостійкі, мають складну технологію виготовлення. Старіння на змінній напрузі практично відсутні, схильні до старіння на постійній напрузі.
Органічні діелектрики: полімери, воски, лаки, гуми, папери, лакотканини. Особливості органічних діелектриків - горючі (в основному), малостійкі до атмосферних і експлуатаційних впливів, мають (в основному) просту технологію виготовлення, як правило, більш дешеві в порівнянні з неорганічними діелектриками.
Тверді діелектрики поділяються за хімічним складом на:
- органічні;
- неорганічні.
В радіотехніці особливе значення має урахування впливу частоти електричного поля на властивості матеріалу. Тому з поділом за хімічним складом ми будемо ділити діелектрики на полярні (низькочастотні) та неполярні (високочастотні).
Розглянемо органічні діелектрики.
Першим представником органічних діелектриків є смоли.
Смоли – це аморфні високомолекулярні речовини, які можуть бути в трьох станах: склоподібному, еластичному та в’язкотекучому.
Електроізоляційні лаки та емалі використовуються для захисту елементів апаратури від корозії, пилу та вологи. Вони поділяються за використанням на: просочувальні, покрівельні та ключі.
За складом електроізоляційні лаки та емалі можна поділити на:
- полімерні (полістирольний та епоксидний лаки, тобто ті, в яких плівкоутворюючими елементами є полімери – полістирол, полівінілхлорид) та смоли (епоксидна, кремнійорганічна).
- нітроцелюлозні – розчини нітроцелюлози в ацетоні. Вони швидко висихають, але мають погану адгезію до металу та малу нагрівостійкість.
- масляні –до них відносяться ті, що мають висихаючи масла )лляне чи синтетичне).
Компаунди – це суміші смол, бітуму та воску. Використовуються для просочення та заливки елементів РЕА (трансформаторів, блоків, котушок і т. д.). При цьому досягається захист елементів від дії атмосфери, підвищуються електроізоляційні властивості, покращується відвід тепла, збільшується механічна міцність.
Рідкі кристали – рідини, які знаходяться в проміжному стані між кристалом та рідиною і мають анізотропні властивості. Це органічні з’єднання, молекули яких мають подовжену або паличкову форму. Неорганічні діелектрики.
До неорганічних діелектриків відносяться:
- неорганічне та напівпровідникове скло;
- склокераміка (ситали);
- кераміка;
- слюдяні матеріали.
Неорганічне скло – це аморфний матеріал, до ч складу якого входять складні системи різних окислів. За звичайних умов скло має властивості твердого матеріалу. При нагріванні – перетворюється в рідину. Одержують скло при охолодженні розплаву, що складається із оксидів SiO2, B2O3, Na2O, K2O, CaO, MgO, PbO, ZnO, Al2O3. При варці оксиди утворюють силікати, борати та алюмінати.
Напівпровідникове скло – скло чорного кольору, завдяки присутності оксидів заліза. Має електронну провідність n чи p типу в залежності від його складу. Якщо на звичайне скло нанести тонке н/п покриття, то таке скло буде поєднувати н/п властивості з прозорістю.
Склокераміка (ситали) – займає проміжне положення між склом та керамікою. Ситали – це скло керамічні матеріали, отримані шляхом стимуляції кристалізації скла спеціального складу, кристалізатором яких виступає Ag чи Cu, а також TiO2, FeS.
Кераміка – основні компоненти це окисли алюмінію, кремнію, титану, цирконію, олова, магнію. Кераміка характеризується тим, що можливе отримання матеріалів з наперед заданими характеристиками шляхом зміни складу та технології виготовлення.
Кераміка – це багатофазна система, яка складається з кристалічної та скловидної фаз.
Слюда – це мінерал, що легко розчіплюється на тонкі листки. За хімічним складом відносяться до водяних алюмосилікатів. Є дві різновидності слюди:
- мусковіт (K2O·Al2O3·6SiO2·2H2O) – матеріал без кольору іноді з червонуватим або зеленуватим відтінком.
- флогопіт (K2O·6MgO·Al2O3·SiO2·2H2O) – більш темного кольору, від коричневого до чорного тону.
Використовується для виготовлення електроізоляційних шайб, ізоляторів для електровакуумних приладів, в конденсаторах високої якості.
https://vseosvita.ua/library/konspekt-uroku-mtkm-za-temou-tverdi-dielektriki-265876.html
З практичної точки зору в кожному випадку вибору матеріалу електричної ізоляції слід аналізувати умови роботи і вибирати матеріал ізоляції відповідно до комплексом вимог. Для орієнтування доцільно розділити основні діелектричні матеріали на групи за умовами застосування.
1. Нагревостойкость електрична ізоляція.Це в першу чергу вироби з слюдяних матеріалів, деякі з яких здатні працювати до температури 700 ° С. Скло та матеріали на їх основі (склотканини, стеклослюдініти). Органосилікатна і металлофосфатние покриття. Керамічні матеріали, зокрема нітрид бору. Композиції з кремнійорганікі з термостійким сполучною. З полімерів високої нагревостойкостью мають полиимид, фторопласт.
2. Вологостійка електрична ізоляція. Ці матеріали повинні бути гідрофобні (незмочування водою) і негігроскопічні. Яскравим представником цього класу є фторопласт. В принципі можлива гідрофобізація шляхом створення захисних покриттів на інших негідрофобних діелектриках.
3. Радіаційно стійка ізоляція. Це, в першу чергу, неорганічні плівки, кераміка, склотекстоліт, слюдинітова матеріали, деякі види полімерів (полііміди, поліетилен).
4. Тропікостойкая ізоляція. Матеріал повинен бути гідрофобним, щоб працювати в умовах високої вологості і температури. Крім того, він повинен бути стійким проти цвілевих грибків. Кращі матеріали: фторопласт, деякі інші полімери, гірші - папір, картон.
5. Морозостійка ізоляція. Ця вимога характерно, в основному для гум, тому що при зниженні температури все гуми втрачають еластичність. Найбільш морозостійка кремнийорганическая гума з фенільними групами (до -90 ° С).
6. Ізоляція для роботи у вакуумі (космос, вакуумні прилади).Для цих умов необхідно використовувати вакуумно-щільні матеріали. Придатні деякі, спеціально приготовлені керамічні матеріали, малопридатні полімери.