Войти
электрет (сформированный из электричества из «электричество » и -et из «магнита ") представляет собой диэлектрический материал, который имеет квазипостоянный электрический заряд или диполь поляризацию. Электрет генерирует внутренние и внешние электрические поля и является электростатическим эквивалентом постоянного магнита. Хотя Оливер Хевисайд ввел этот термин в употребление в 1885 году, материалы с электретными свойствами были уже известны науке и изучались с начала 1700-х годов. Одним из конкретных примеров является electrophorus, устройство, состоящее из пластины с электретными свойствами и отдельной металлической пластины. Электрофор был первоначально изобретен Йоханом Карлом Вильке в Швеции, а затем Алессандро Вольта в Италии.
Название происходит от слов «электрон» и «магнит»; Проведение аналогии с образованием магнита путем совмещения магнитных доменов в куске железа. Исторически электреты изготавливали сначала путем плавления подходящего диэлектрического материала, такого как полимер или воск, который содержит полярные молекулы, а затем позволяя ему повторно затвердеть в мощном электростатическом поле. Полярные молекулы диэлектрика выстраиваются в направлении электростатического поля, создавая дипольный электрет с постоянным электростатическим смещением. Современные электреты обычно изготавливают путем встраивания избыточных зарядов в диэлектрик с высокой изоляцией, например с помощью электронного пучка, коронного разряда, инжекции из электронной пушки, электрического пробоя через зазор или диэлектрического барьера.
Электреты, как и магниты, являются диполями. Еще одно сходство - излучающие поля: они создают электростатическое поле (в отличие от магнитного поля ) по своему периметру. Когда магнит и электрет находятся рядом друг с другом, происходит довольно необычное явление: в неподвижном состоянии ни один из них не влияет друг на друга. Однако, когда электрет перемещается относительно магнитного полюса, ощущается сила, действующая перпендикулярно магнитному полю, толкая электрет по пути на 90 градусов к ожидаемому направлению «толчка», как это могло бы ощущаться с другим магнитом.
Существует сходство между электретом и диэлектрическим слоем, используемым в конденсаторах ; Разница в том, что диэлектрики в конденсаторах имеют индуцированную поляризацию, которая является только переходной, зависящей от потенциала, приложенного к диэлектрику, в то время как диэлектрики с электретными свойствами дополнительно обладают квазипостоянным накоплением заряда или дипольной поляризацией. Некоторые материалы также демонстрируют сегнетоэлектричество (т.е. они реагируют на внешние поля с гистерезисом поляризации). Сегнетоэлектрики могут постоянно сохранять поляризацию, поскольку они находятся в термодинамическом равновесии, и поэтому используются в сегнетоэлектрических конденсаторах. Хотя электреты находятся только в метастабильном состоянии, электреты, изготовленные из материалов с очень низкой утечкой, могут сохранять избыточный заряд или поляризацию в течение многих лет. электретный микрофон - это тип конденсаторного микрофона, который устраняет необходимость в источнике питания за счет использования постоянно заряженного материала.
Существует два типа электретов:
Электреты с ячеистым пространственным зарядом с внутренними биполярными зарядами в пустотах представляют собой новый класс электретных материалов, имитирующих сегнетоэлектрики, поэтому они известны как сегнетоэлектреты. Сегнетоэлектреты демонстрируют сильное пьезоэлектричество, сравнимо с керамическими пьезоэлектрическими материалами. Некоторые диэлектрические материалы способны проявлять оба поведения.
Электретные материалы довольно распространены в природе. Кварц и другие формы диоксида кремния, например, представляют собой встречающиеся в природе электреты. Сегодня большинство электретов изготавливают из синтетических полимеров. ymers, например фторполимеры, полипропилен, полиэтилентерефталат (ПЭТ) и т. Д. Электреты с действительным зарядом содержат либо положительные, либо отрицательные избыточные заряды, либо оба, в то время как электреты с ориентированными диполями содержат ориентированные диполи. Квазипостоянные внутренние или внешние электрические поля, создаваемые электретами, могут использоваться в различных приложениях.
Объемные электреты можно получить путем нагревания или плавления материала с последующим его охлаждением в присутствии сильного электрического поля. Электрическое поле перемещает носители заряда или выравнивает диполи внутри материала. Когда материал охлаждается, затвердевание «замораживает» диполи на месте. Материалы, используемые для электретов, обычно представляют собой воски, полимеры или смолы. Один из самых ранних рецептов состоит из 45% карнаубского воска, 45% белой канифоли и 10% белого пчелиного воска, растопленных, смешанных вместе и оставленных для охлаждения. в статическом электрическом поле в несколько киловольт / см. Связанный с этим процессом термодиэлектрический эффект был впервые описан бразильским исследователем.
Электреты также могут быть изготовлены путем встраивания избыточного отрицательного заряда в диэлектрик с помощью ускорителя частиц или путем навивки зарядов на поверхность или рядом с ней с использованием высокого напряжения коронный разряд, процесс, называемый коронным разрядом. Избыточный заряд в электрете экспоненциально затухает. Постоянная затухания является функцией относительной диэлектрической постоянной материала и его объемного удельного сопротивления. Материалы с чрезвычайно высоким удельным сопротивлением, такие как PTFE, могут сохранять избыточный заряд в течение многих сотен лет. Большинство выпускаемых промышленностью электретов основаны на фторполимерах (например, аморфном тефлоне), обработанных механической обработкой до тонких пленок.
Электретные материалы нашли коммерческий и технический интерес. Например, они используются в электретных микрофонах и в копировальных аппаратах. Они также используются в некоторых типах воздушных фильтров, для электростатического улавливания пылевых частиц, в электретных ионных камерах для измерения ионизирующего излучения или радона и в вибрационных сбор энергии.
 | Найдите electret в Викисловаре, бесплатном словаре. |
