Üldine teave elektrimaterjalide kohta. Elektrimasinates kasutatavad materjalid

Teema nr 1

ELEKTRIMATERJALID, KLASSIFIKATSIOON, PEAMISED OMADUSED.

Raadioelektroonikaseadmetes laialdaselt kasutatavatel materjalidel on erinevad nimetused: elektrimaterjalid, raadiotehnika materjalid, elektroonikatehnilised materjalid. Nendel materjalidel pole aga põhimõttelist erinevust. Vaatamata nimetuste erinevustele kasutatakse neid kõiki elektri-, raadiotehnika-, mikroelektroonika-, arvutiseadmete osade või komponentide ja seadmete valmistamiseks. Sellegipoolest peab kõigil meile huvipakkuva tehnikavaldkonna materjalidel olema täpselt määratletud omaduste kogum, mille tõttu nad leiavad konkreetse rakenduse.

Kõiki elektrimaterjale ühendav põhimõte on nende omaduste kogum elektromagnetvälja suhtes. Elektromagnetväljaga suhtlemisel ilmnevad elektrilised ja magnetilised omadused. See võimaldab meil määratleda mõiste "elektrotehnilised materjalid" ja neid klassifitseerida.

Elektro(raadio)tehnilised materjalid (ETM) on materjalid, mida iseloomustavad elektromagnetvälja suhtes teatud omadused ja mida kasutatakse tehnikas, arvestades neid omadusi.

Ainete peamise elektrilise omaduse – elektrijuhtivuse – järgi jagunevad elektrimaterjalid kolme rühma: juhid, pooljuhid ja dielektrikud.

Magnetiliste omaduste järgi jagunevad ained viide rühma: diamagnetid, paramagnetid, ferromagnetid, antiferromagnetid ja ferrimagnetid.

Kõik need rühmad on omakorda jagatud alarühmadeks. kvantitatiivsed parameetrid iseloomustades nende peamisi omadusi. See võimaldab esitada raadiomaterjalide klassifikatsiooni üldistatud skeemi kujul (joonis 1.1).

Sest praktiline kasutamine on vajalik, et kvantitatiivselt oleksid elektrilised või magnetilised omadused piisavalt väljendunud ning mehaanilised, tehnoloogilised ja muud omadused vastaksid teatud nõuetele. Seetõttu ei kasutata kõiki loetletud rühmi tehnoloogias võrdselt laialdaselt.

1.2. MATERJALIDE FÜÜSIKALIS-KEEMILINE OLEMUS

Kõik looduses eksisteerivad materjalid, olenemata nende agregatsiooni olekust (gaasilised, vedelad, tahked) on üles ehitatud enam kui 100 keemilise elemendi aatomitest. Iga aine (materjal) koosneb tohutust hulgast elektriliselt laetud osakestest - elektronidest ja keemiliste elementide aatomituumadest, mis määravad selle omadused.

Materjalide omaduste lihtsustatud analüüsiks on olemas meetodid, mis võimaldavad kasutada mõningaid katseliselt saadud makroskoopilisi omadusi. Sel juhul võetakse integraalselt või automaatselt arvesse ainet moodustavate keemiliste elementide elektronide ja tuumade interaktsiooni kõige olulisemaid tunnuseid.

Üks neist meetoditest on aine elementide keemiliste sidemete analüüs. Loomulikult on ainete tüüpide erinevused tingitud elektronide jaotumise olemusest aatomites ja molekulides ning eriti tuumast kõige kaugemal olevate valentselektronide ja ioonsete aatomituumade jaotuse olemuses. . Võrreldes aatomite paigutust aine struktuuris, nende aatomite elektroonilist konfiguratsiooni, nendevahelise keemilise sideme tüüpi, saab vastata mitmetele olulistele küsimustele materjali makroskoopiliste omaduste kohta, nagu elektrijuhtivus, magnetiseerimisvõime. , tihedus, kõvadus, plastilisus, sulamistemperatuur jne. .d.

Selle materjalide omaduste analüüsi lähenemisviisi puhul on kõige olulisem küsimus sidejõududest, mis hoiavad aatomeid koos. Need jõud on peaaegu täielikult elektronide ja aatomituumade vahelise elektrostaatilise interaktsiooni jõud. Magnetilise päritoluga jõudude roll on väga ebaoluline ja gravitatsioonijõude võib interakteeruvate osakeste masside väikeste väärtuste tõttu tähelepanuta jätta. Stabiilsete sidemete olemasolu aine aatomite vahel viitab sellele, et koguenergia E V lk osakesed mahus V ained kineetika summana E kuni ja potentsiaal U n E V lk= N (E V k + U V n) vähem kui sama arvu osakeste koguenergia väljaspool ruumala, s.o. vabas olekus E c p \u003d N (E c k + U c n). Nende energiate erinevus E s p – E V p= E St nimetatakse keemilise sideme energiaks või ühenduse energia.

Eksperimentaalselt on kindlaks tehtud, et elektrofüüsikalised ja mehaanilised omadused aine või materjali määrab sideme olemus ja sideme energia kvantitatiivne väärtus E St.

Aine moodustavate osakeste vahelise interaktsiooni olemuse järgi eristatakse kuut tüüpi keemilisi sidemeid:

Kovalentne mittepolaarne;

kovalentne polaarne või homöopolaarne;

ioonsed või heteropolaarsed;

Doonor-aktsepteerija;

metall;

Molekulidevaheline.

Kovalentne mittepolaarne side tekib siis, kui samanimelised aatomid ühendatakse molekulideks, näiteks H 2, O 2, Cl 2, N 2, teemant, väävel, Si, Ge jne. Sel juhul toimub valentselektronide sotsialiseerimine, mis viib välise elektronkihi lisamiseni stabiilsesse olekusse. Kovalentse mittepolaarse sidemega molekulid on sümmeetrilise struktuuriga, s.t. positiivsete ja negatiivsete laengute keskpunktid langevad kokku. Selle tulemusena on molekuli elektrimoment võrdne nulliga, s.o. molekul on mittepolaarne või neutraalne.

Tuleb meeles pidada, et dipoolmolekulidele on iseloomulik nullist erinev elektrimoment. Need on süsteem, mis koosneb kahest sama suurusjärgu ja vastandmärgiga elektrilaengust. q, asub mõnel kaugusel Iüksteiselt. Sellise laengusüsteemi või molekuli elektri- ehk dipoolmoment μ= ql.

Kovalentne mittepolaarne side on iseloomulik dielektrikutele ja pooljuhtidele.

Kovalentne polaarne (homeopolaarne või paariselektrooniline) side tekib erinevate aatomite kombineerimisel, näiteks H2O, CH4, CH3C1, CC14 jne. Sel juhul toimub ka valentselektronide paaride sotsialiseerimine ja väliskesta lisamine stabiilsesse olekusse. Igal sidemel on aga dipoolmoment. Samas võib molekul tervikuna olla neutraalne või polaarne (joonis 1.2).

Homöopolaarsed ühendid võivad olla dielektrikud (polümeersed orgaanilised materjalid) ja pooljuhid.

Ioonne (heteropolaarne) side tekib molekuli moodustumisel tabeli D.I lõpus (VII rühm) ja alguses (I rühm) paiknevate elementide poolt. Mendelejev, näiteks NaCl. Sel juhul läheb aatomiga nõrgalt seotud metalli valentselektron üle halogeeniaatomile, lõpetades oma orbiidi stabiilsesse olekusse (8 elektroni) Selle tulemusena moodustuvad kaks iooni, mille vahel toimivad elektrostaatilised tõmbejõud .

Ioonsed vastasmõjujõud on üsna suured, mistõttu on ioonse sidemega ainetel suhteliselt kõrge mehaaniline tugevus, sulamis- ja aurustumistemperatuur. Iooniline side on iseloomulik dielektrikutele.

Doonori-aktseptori side sisuliselt on see omamoodi ioonside ja tekib siis, kui materjali moodustavad tabeli D.I erinevate rühmade elemendid. Mendelejev, näiteks ühendid A III B V - GaAs jne; ühendid A III B V - ZnS, CdTe jne. Sellistes ühendites loovutab ühe elemendi aatom, mida nimetatakse doonoriks, elektroni teisele aatomile, mida nimetatakse aktseptoriks. Selle tulemusena tekib doonor-aktseptor keemiline side, mis on üsna tugev. Sellise sidemega materjalid võivad olla dielektrikud ja pooljuhid.

metallist ühendus tekib metallide aatomite vahel ja on kõigi valentselektronide sotsialiseerumise tagajärg, mis moodustavad elektrongaasi ja kompenseerivad kristallvõre ioonide laengut. Elektrongaasi ja ioonide koosmõjul tekib metalliline side. Jagatud elektronid on nõrgalt seotud aatomituumadega ja on energia seisukohast vabad. Seetõttu ilmneb isegi väga nõrkade väliste elektriväljade korral metallide kõrge elektrijuhtivus.

Molekulidevaheline ehk jääkside iseloomulik orgaanilise päritoluga ainetele, nagu parafiin. See esineb aine molekulide vahel ja on nõrk, mistõttu on sellistel materjalidel madal sulamistemperatuur ja mehaanilised omadused, mis viitavad aine molekulaarstruktuuri haprusele.

Tuleb märkida, et tavaliselt ei ole tahkis olevad aatomid seotud ühegi vaadeldava sidemega. Seetõttu on ainet moodustavate aatomite elektronide energiaspektrit analüüsides mugavam käsitleda ja hinnata ainete ja nendest lähtuvate materjalide omadusi.

Föderaalne haridusagentuur

Riiklik õppeasutus

erialane kõrgharidus

Nižni Novgorod Riiklik Ülikool sai nime N.I. Lobatševski järgi

Neljas kaugõppe teaduskond

Valdkonna järgi: "Materjaliteadus"

Teemal: "Elektrimaterjalid ja nende omadused"

Lõpetanud: 3. kursuse üliõpilane,

rühm 4-43EU16/1

R.V. Belov

G. Nižni Novgorod 2011. aastal

1. Sissejuhatus

2. Juhtmaterjalid

3. Elektriisolatsioonimaterjalid

4. Elektriisolatsioonilakid ja emailid

5. Elektriisolatsioonisegud

6. Impregneerimata kiulised elektriisolatsioonimaterjalid

7. Elektriisolatsiooniga lakitud kangad (lakitud kangad)

8. Plastid

9. Lamineeritud elektriisolatsiooniplastid

10. Haava elektriisolatsioonitooted

11. Mineraalsed elektriisolatsioonimaterjalid

12. Vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid

13. Vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid

14. Vilgukivist plastist elektriisolatsioonimaterjalid

15. Elektrokeraamilised materjalid ja klaasid

16. Magnetmaterjalid

17. Elektriline terasplekk

18. Permalloys

19. Magnetiliselt kõvad materjalid

20. Ferriidid

21. Pooljuhtmaterjalid ja tooted

22. Elektrilised süsiniktooted (elektrimasinate harjad)

1. Sissejuhatus

Elektrimaterjalid on juhtivate, elektrit isoleerivate, magnetiliste ja pooljuhtmaterjalide kogum, mis on ette nähtud tööks elektri- ja magnetväljades. Siia kuuluvad ka peamised elektritooted: isolaatorid, kondensaatorid, juhtmed ja mõned pooljuhtelemendid. Elektrimaterjalid kaasaegses elektrotehnikas hõivavad ühe peamise koha. Kõik teavad, et elektrimasinate, -aparaatide ja elektripaigaldiste töökindlus sõltub peamiselt sobivate elektrimaterjalide kvaliteedist ja õigest valikust. Elektrimasinate ja -aparaatide õnnetuste analüüs näitab, et enamik neist toimub koosneva elektriisolatsiooni rikke tagajärjel.

Magnetmaterjalid pole elektrotehnika jaoks vähem tähtsad. Elektrimasinate ja trafode energiakaod ja mõõtmed on määratud magnetmaterjalide omadustega. Elektrotehnikas üsna olulise koha hõivavad pooljuhtmaterjalid ehk pooljuhid. Selle materjalirühma arendamise ja uurimise tulemusena on loodud mitmesuguseid uusi seadmeid, mis võimaldavad edukalt lahendada mõningaid elektrotehnika probleeme.

Elektriisolatsiooni-, magnet- ja muude materjalide ratsionaalse valikuga on võimalik luua töökindlaid väikeste mõõtmete ja kaaluga elektriseadmeid. Kuid nende omaduste realiseerimiseks on vaja teadmisi kõigi elektrimaterjalide rühmade omadustest.

2. Juhtmaterjalid

Sellesse materjalide rühma kuuluvad metallid ja nende sulamid. puhtad metallid on madala takistusega. Erandiks on elavhõbe, millel on üsna suur takistus. Sulamitel on ka kõrge takistus. Puhtaid metalle kasutatakse mähkimis- ja kinnitusjuhtmete, kaablite jms valmistamisel Juhtsulameid traadi ja lintide kujul kasutatakse reostaatides, potentsiomeetrites, lisatakistustes jne.

Suure eritakistusega sulamite alarühmas eristatakse kuumakindlate juhtivate materjalide rühma, mis on kõrgel temperatuuril oksüdatsioonile vastupidavad. Kuumuskindlaid ehk kuumakindlaid juhtivaid sulameid kasutatakse elektrisoojendites ja reostaatides. Lisaks madalale eritakistusele on puhastel metallidel hea plastilisus, st neid saab tõmmata õhukeseks traadiks, ribadeks ja rullida alla 0,01 mm paksuseks fooliumiks. Metallisulamitel on väiksem plastilisus, kuid need on elastsemad ja mehaaniliselt stabiilsemad. Kõigi metalliliste juhtmaterjalide iseloomulik tunnus on nende elektrooniline elektrijuhtivus. Kõikide metalljuhtide eritakistus suureneb temperatuuri tõustes ja ka mehaanilise töötlemise tulemusena, mis põhjustab metallis püsivat deformatsiooni.

Rullimist või tõmbamist kasutatakse siis, kui on vaja hankida suurenenud mehaanilise tugevusega juhtmaterjale, näiteks õhuliinide, kärujuhtmete jms juhtmete valmistamisel. Deformeerunud metalljuhtmete varasema eritakistuse väärtuse taastamiseks allutatakse neile. kuumtöötlemisele - lõõmutamine ilma hapnikuta.

3. elektriisolatsioonimaterjalid

Elektriisolatsioonimaterjalid ehk dielektrikud on materjalid, millega isoleeritakse, see tähendab, et need takistavad elektrivoolu lekkimist mis tahes juhtivate osade vahel, mis on erineva elektripotentsiaaliga. Dielektrikutel on väga kõrge elektritakistus. Keemilise koostise järgi jagunevad dielektrikud orgaanilisteks ja anorgaanilisteks. Kõigi orgaaniliste dielektrikute molekulide põhielement on süsinik. Anorgaanilistes dielektrikutes pole süsinikku. Suurima kuumakindlusega on anorgaanilised dielektrikud (vilgukivi, keraamika jne).

Valmistamismeetodi järgi eristatakse looduslikke (looduslikke) ja sünteetilisi dielektrikuid. Sünteetilisi dielektrikuid saab luua etteantud elektri- ja füüsilised ja keemilised omadused Seetõttu kasutatakse neid elektrotehnikas laialdaselt.

Molekulide ehituse järgi jagunevad dielektrikud mittepolaarseteks (neutraalseteks) ja polaarseteks. Neutraalsed dielektrikud koosnevad elektriliselt neutraalsetest aatomitest ja molekulidest, mis enne nendega kokkupuudet elektriväli ei oma elektrilisi omadusi. Neutraalsed dielektrikud on: polüetüleen, fluoroplast-4 jne. Neutraalsetest eristatakse ioonseid kristalseid dielektrikuid (vilgukivi, kvarts jne), milles iga ioonipaar moodustab elektriliselt neutraalse osakese. Ioonid asuvad kristallvõre sõlmedes. Iga ioon on võnkuvas soojusliikumises tasakaalukeskme – kristallvõre sõlme – lähedal. Polaarsed ehk dipooldielektrikud koosnevad polaarsetest dipoolmolekulidest. Viimastel on oma struktuuri asümmeetria tõttu algne elektrimoment juba enne elektrivälja jõu mõju neile. Polaarsete dielektrikute hulka kuuluvad bakeliit, polüvinüülkloriid jne. Võrreldes neutraalsete dielektrikutega on polaarsetel dielektrikutel kõrgemad dielektrilised konstandid ja ka veidi suurenenud juhtivus.

Agregatsiooni oleku järgi on dielektrikud gaasilised, vedelad ja tahked. Suurim on tahkete dielektrikute rühm. Elektriisolatsioonimaterjalide elektrilisi omadusi hinnatakse suuruste abil, mida nimetatakse elektrilisteks karakteristikuteks. Nende hulka kuuluvad: erimahu takistus, pinna eritakistus, dielektriline konstant, dielektrilise konstandi temperatuuritegur, dielektrilise kao puutuja ja materjali dielektriline tugevus.

Mahu eritakistus on väärtus, mis võimaldab hinnata materjali elektritakistust, kui seda läbib alalisvool. Erimahu takistuse pöördväärtust nimetatakse erimahujuhtivuseks. Pinna eritakistus – väärtus, mis võimaldab hinnata materjali elektritakistust, kui piki selle pinda elektroodide vahel voolab alalisvool. Pinna eritakistuse pöördväärtust nimetatakse pinna erijuhtivuseks.

Elektritakistuse temperatuuritegur on väärtus, mis määrab materjali eritakistuse muutumise selle temperatuuri muutumisega. Temperatuuri tõustes kõigi dielektrikute elektritakistus väheneb, mistõttu on nende temperatuuritakistustegur negatiivse märgiga. Dielektriline konstant - väärtus, mis võimaldab hinnata materjali võimet tekitada elektrilist mahtuvust. Suhteline läbitavus sisaldub absoluutse läbilaskvuse väärtuses. Dielektrilise konstandi temperatuuritegur on väärtus, mis võimaldab hinnata dielektrilise konstandi muutumise olemust ja sellest tulenevalt isolatsiooni mahtuvust temperatuuri muutumisel. Dielektrilise kao puutuja on väärtus, mis määrab võimsuskadu vahelduvpingel töötavas dielektrikus.

Elektriline tugevus - väärtus, mis võimaldab hinnata dielektriku võimet seista vastu elektripinge hävitamisele. Elektriisolatsiooni ja muude materjalide mehaanilise tugevuse hindamisel kasutatakse järgmisi tunnuseid: materjali tõmbetugevus, tõmbevenivus, materjali survetugevus, materjali staatiline paindetugevus, erilöögitugevus, lõhenemiskindlus.

Dielektrikute füüsikalis-keemiliste omaduste hulka kuuluvad: happearv, viskoossus, veeimavus. Happearv on kaustilise kaaliumi milligrammide arv, mis on vajalik 1 g dielektrikus sisalduvate vabade hapete neutraliseerimiseks. Happearv määratakse vedelate dielektrikute, ühendite ja lakkide jaoks. See väärtus võimaldab hinnata vabade hapete hulka dielektrikus ja seega ka nende mõju orgaanilistele materjalidele. Vabade hapete olemasolu halvendab dielektrikute elektriisolatsiooniomadusi. Viskoossus ehk sisehõõrdetegur võimaldab hinnata elektrit isoleerivate vedelike (õlid, lakid jne) voolavust. Viskoossus võib olla kinemaatiline ja tingimuslik. Veeimavus on veekogus, mille dielektrik neelab pärast seda, kui see on olnud ööpäeva destilleeritud vees temperatuuril 20 °C ja üle selle. Veeimavuse väärtus näitab materjali poorsust ja vees lahustuvate ainete olemasolu selles. Selle indikaatori suurenemisega halvenevad dielektrikute elektrilised isolatsiooniomadused.

Dielektrikute termilised omadused hõlmavad: sulamistemperatuuri, pehmenemistemperatuuri, kukkumistemperatuuri, aurude leekpunkti, plastide kuumakindlust, lakkide termoelastsust (kuumakindlust), kuumakindlust, külmakindlust.

Polümeeridest valmistatud kilega elektriisolatsioonimaterjale on elektrotehnikas laialdaselt kasutatud. Nende hulka kuuluvad filmid ja lindid. Kilesid toodetakse paksusega 5-250 mikronit ja teipe - 0,2-3,0 mm. Kõrgpolümeerseid kilesid ja teipe iseloomustab suur painduvus, mehaaniline tugevus ja head elektriisolatsiooniomadused. Polüstüreenkilesid toodetakse paksusega 20-100 mikronit ja laiusega 8-250 mm. Polüetüleenkilede paksus on tavaliselt 30-200 mikronit ja laius 230-1500 mm. Fluoroplast-4 kiled on valmistatud paksusega 5-40 mikronit ja laiusega 10-200 mm. Sellest materjalist toodetakse ka orienteerimata ja orienteeritud filme. Orienteeritud PTFE-kiledel on kõrgeimad mehaanilised ja elektrilised omadused.

Polüetüleentereftalaat (lavsan) kilesid toodetakse paksusega 25-100 mikronit ja laiusega 50-650 mm. PVC-kiled on valmistatud vinüülplastist ja plastifitseeritud polüvinüülkloriidist. Vinüülplastist kiledel on suurem mehaaniline tugevus, kuid väiksem painduvus. Vinüülplastist kilede paksus on 100 mikronit või rohkem ja plastifitseeritud polüvinüülkloriidist 20-200 mikronit. Tselluloostriatsetaat (triatsetaat) kiled valmistatakse plastifitseerimata (jäigad), sinised, kergelt plastifikeeritud (värvitu) ja plastifitseeritud (sinised). Viimased on väga paindlikud. Triatsetaatkilesid toodetakse paksusega 25, 40 ja 70 mikronit ning laiusega 500 mm. Plenkoelektrokarton - painduv elektriisolatsioonimaterjal, mis koosneb isoleerpapist, kleebitud ühelt poolt Mylar kilega. Kile-elektropapp lavsankilel on paksusega 0,27 ja 0,32 mm. Seda toodetakse 500 mm laiustes rullides. Kileasbestpapp on painduv elektriisolatsioonimaterjal, mis koosneb 50 mikroni paksusest lavsankilest, mis on mõlemalt poolt liimitud 0,12 mm paksuse asbestpaberiga. Kileasbestpappi toodetakse 400 x 400 mm (vähemalt) lehtedena paksusega 0,3 mm.

4. Elektriisolatsioonilakid ja emailid

Lakid on kilet moodustavate ainete lahused: vaigud, bituumen, kuivatusõlid, tsellulooseetrid või nende materjalide segud orgaanilistes lahustites. Laki kuivatamise käigus aurustuvad sellest lahustid ning lakipõhjas toimuvad füüsikalis-keemilised protsessid, mille tulemusel moodustub lakikile. Eesmärgi järgi jagunevad elektriisolatsioonilakid immutus-, katmis- ja liimlakid.

Impregneerimislakke kasutatakse elektrimasinate ja -aparaatide mähiste immutamiseks, et fikseerida nende pöördeid, tõsta mähiste soojusjuhtivust ja tõsta nende niiskuskindlust. Kattelakid võimaldavad luua mähiste või plast- ja muude isoleerivate osade pinnale kaitsvaid niiskuskindlaid, õlikindlaid ja muid katteid. Liimlakid on ette nähtud vilgulehtede omavaheliseks või paberi ja kangastega liimimiseks, et saada vilgukivist elektriisolatsioonimaterjale (mikaniit, vilgulint jne).

Emailid on lakid, millesse on lisatud pigmente - anorgaanilisi täiteaineid (tsinkoksiid, titaandioksiid, punane raud jne). Emailkilede kõvaduse, mehaanilise tugevuse, niiskuskindluse, löögikindluse ja muude omaduste suurendamiseks kasutatakse pigmente. Emailid liigitatakse kattematerjalideks.

Kuivatusmeetodi järgi eristatakse kuum- (ahjus) ja külmkuivatusega (õhk) lakke ja emaile. Esimesed nõuavad nende kõvenemiseks kõrget temperatuuri - 80 kuni 200 ° C ja teised kuivavad toatemperatuuril. Lakkidel ja ahjuemailidel on reeglina kõrgemad dielektrilised, mehaanilised ja muud omadused. Õhus kuivavate lakkide ja emailide omaduste parandamiseks ning kõvenemise kiirendamiseks kuivatatakse neid mõnikord ka kõrgendatud temperatuuril - 40–80 ° C.

Peamistel lakkide rühmadel on järgmised omadused. Õlilakid moodustavad pärast kuivamist elastsed kollase värvi elastsed kiled, mis on vastupidavad niiskusele ja kuumutatud mineraalõlile. Kuumakindluse poolest kuuluvad nende lakkide kiled klassi A. Õlilakkides kasutatakse nappe linaseemne- ja tungõlisid, mistõttu need asendatakse sünteetilistel vaikudel põhinevate lakkidega, mis on termilisele vananemisele vastupidavamad.

Õli-bituumenlakid moodustavad elastseid musti kilesid, mis on niiskuskindlad, kuid kergesti lahustuvad mineraalõlides (trafo ja määrdeaine). Kuumakindluse poolest kuuluvad need lakid A-klassi (105 ° C). Glüftaal- ja õli-glüftaallakke ja emaile iseloomustab hea nakkuvus vilgukivi, paberi, kanga ja plastiga. Nende lakkide kiled on kõrgendatud kuumakindlusega (klass B). Need on vastupidavad kuumutatud mineraalõlile, kuid vajavad kuumkuivatamist temperatuuril 120-130 ° C. Modifitseerimata glüftaalvaikudel põhinevad puhtad glüftaallakid moodustavad kõvad, painduvad kiled, mida kasutatakse kõva vilgukivist isolatsiooni (kõvad mikaniidid) tootmisel. Õli-glyptal lakid annavad pärast kuivamist elastsed kollase värvusega kile.

Silikoonlakke ja emaile iseloomustab kõrge kuumakindlus ja need võivad töötada pikka aega temperatuuril 180-200 ° C, seetõttu kasutatakse neid koos klaaskiust ja vilgukivist isolatsiooniga. Lisaks on kiledel kõrge niiskuskindlus ja vastupidavus elektrisädemetele.

PVC- ja perklorovinüülvaikudel põhinevad lakid ja emailid on vastupidavad veele, kuumutatud õlidele, happelistele ja aluselistele kemikaalidele, seetõttu kasutatakse neid kattelakkide ja emailidena mähiste, aga ka metalldetailide korrosioonikaitseks. Tähelepanu tuleb pöörata PVC- ja perklorovinüüllakkide ning emailide nõrgale nakkumisele metallidega. Viimased kaetakse esmalt mullakihiga ja seejärel polüvinüülkloriidvaikudel põhineva laki või emailiga. Nende lakkide ja emailide kuivatamine toimub temperatuuril 20, samuti 50-60 ° C. Seda tüüpi katete puudused hõlmavad nende madalat töötemperatuuri, mis on 60-70 ° C.

Lakkide ja emailide baasil epoksüvaigud iseloomustab kõrge nakkuvusvõime ja veidi suurenenud kuumakindlus (kuni 130 ° C). Alküüd- ja fenoolvaikudel põhinevad lakid (fenoolalküüdlakid) on heade kuivamisomadustega paksudes kihtides ja moodustavad elastseid kilesid, mis võivad töötada kaua temperatuuril 120-130 ° C. Nende lakkide kiled on niiskus- ja õlikindlad .

Veepõhised lakid on lakaluste stabiilsed emulsioonid kraanivees. Laki aluseid valmistatakse sünteetilistest vaikudest, aga ka kuivatusõlidest ja nende segudest. Veepõhised lakid on tule- ja plahvatuskindlad, kuna ei sisalda süttivaid orgaanilisi lahusteid. Tänu madalale viskoossusele on neil lakkidel hea immutusvõime. Neid kasutatakse elektrimasinate ja -seadmete fikseeritud ja liikuvate mähiste immutamiseks, mis töötavad pikka aega temperatuuril kuni 105 ° C.

5. Elektriisolatsioonisegud

Ühendid on isoleerivad ühendid, mis on kasutamise ajal vedelad ja seejärel kõvastuvad. Ühendid ei sisalda lahusteid. Vastavalt nende otstarbele jagunevad need kompositsioonid immutamiseks ja täidiseks. Neist esimest kasutatakse elektrimasinate ja -aparaatide mähiste immutamiseks, teist - kaablikarpide õõnsuste täitmiseks, samuti elektrimasinate ja -seadmete tihendamiseks.

Ühendid on termoreaktiivsed (ei pehmene pärast kõvenemist) ja termoplastsed (pehmenevad järgneva kuumutamisega). Epoksiidil, polüestril ja mõnel muul vaigul põhinevaid ühendeid võib omistada termoreaktiivsetele ainetele. Termoplastsete ühendite hulka kuuluvad bituumenil, vahakujulistel dielektrikutel ja termoplastilistel polümeeridel (polüstüreen, polüisobutüleen jne) põhinevad ühendid. Bituumenil põhinevad immutus- ja impregneerimissegud kuuluvad kuumakindluse poolest klassi A (105 ° C) ja mõned Y klassi (kuni 90 ° C). Kõrgeima kuumakindlusega on epoksü- ja räniorgaanilised ühendid.

MBK ühendeid valmistatakse metakrüülestrite baasil ning neid kasutatakse immutus- ja täiteühenditena. Pärast kõvenemist 70-100°C juures (ja spetsiaalsete kõvenditega 20°C juures) on need termoreaktiivsed ained, mida saab kasutada temperatuurivahemikus -55 kuni +105°C.

6. Impregneerimata kiulised elektriisolatsioonimaterjalid

Sellesse rühma kuuluvad leht- ja rullmaterjalid, mis koosnevad orgaanilise ja anorgaanilise päritoluga kiududest. Orgaanilise päritoluga kiudmaterjale (paber, papp, kiud ja kangas) saadakse puidu, puuvilla ja loodusliku siidi taimsetest kiududest. Isolatsioonipapi, paberi ja kiudude normaalne niiskusesisaldus jääb vahemikku 6–10%. Sünteetilistel kiududel (nailonil) põhinevate kiuliste orgaaniliste materjalide niiskusesisaldus on 3–5%. Ligikaudu sama niiskust täheldatakse anorgaaniliste kiudude (asbest, klaaskiud) baasil saadud materjalides. Iseloomulikud tunnused anorgaanilised kiudmaterjalid on nende süttimatus ja kõrge kuumakindlus (klass C). Need väärtuslikud omadused enamikul juhtudel vähenevad, kui need materjalid on lakkidega immutatud.

Isolatsioonipaber on tavaliselt valmistatud puidumassist. Vilgukivist lintide valmistamisel kasutatav vilgupaber on kõrgeima poorsusega. Elektrilist pappi valmistatakse puidumassist või erinevates vahekordades võetud puuvillakiudude ja puidu(sulfaat)tselluloosikiudude segust. Puuvillakiudude sisalduse suurenemine vähendab kartongi hügroskoopsust ja kokkutõmbumist. Õhus töötamiseks mõeldud elektripapp on õlis töötamiseks mõeldud papiga võrreldes tihedama struktuuriga. Pappi paksusega 0,1-0,8 mm toodetakse rullides ja pappi paksusega 1 mm või rohkem erineva suurusega lehtedena. Kiud on monoliitne materjal, mis saadakse paberilehtede pressimisel, mida on eelnevalt töödeldud kuumutatud tsinkkloriidi lahusega ja pestakse vees. Kiud sobib igat tüüpi mehaaniliseks töötlemiseks ja vormimiseks pärast toorikute leotamist kuumas vees.

Leteroid- valmistamisel kasutatud õhukest leht- ja rullkiudu erinevat tüüpi elektriisolatsiooni tihendid, seibid ja liitmikud.

Asbestipaberid, -papid ja -teibid on valmistatud krüsotiilset asbestikiududest, millel on suurim elastsus ja võime keerduda niitideks. Kõik asbestimaterjalid on leeliste suhtes vastupidavad, kuid hapete toimel hävivad kergesti.

Elektriliselt isoleerivaid klaasteipe ja -kangaid toodetakse leelisevabadest või madala leelisesisaldusega klaasidest saadud klaasniitidest. Klaaskiudude eeliseks taimsete ja asbestikiudude ees on nende sile pind, mis vähendab niiskuse imendumist õhust. Klaaskangaste ja -lintide kuumakindlus on kõrgem kui asbesti omadel.

7. Elektriisolatsiooniga lakitud kangad (lakitud kangad)

Lakitud kangad on elastsed materjalid, mis koosnevad lakiga või mõne elektriisolatsioonimassiga immutatud kangast. Impregneeriv lakk või koostis moodustab pärast kõvenemist elastse kile, mis tagab lakitud kangale head elektriisolatsiooniomadused. Lakitud kangad jagunevad olenevalt kangapõhjast puuvillaseks, siidiks, nailoniks ja klaasiks (klaaskiud).

Lakitud kangaste immutuskompositsioonidena kasutatakse õli-, õli-bituumen-, eskapoon- ja räniorgaanilisi lakke, samuti räniorgaanilisi emaile, räniorgaaniliste kummide lahuseid jne.Siidist ja nailonist lakitud kangad on kõige suurema venitavuse ja painduvusega. Need võivad töötada temperatuuril kuni 105°C (klass A). Kõik puuvillase lakiga kaetud kangad kuuluvad samasse kuumakindluse klassi.

Lakitud kangaste peamised kasutusvaldkonnad on: elektrimasinad, aparaadid ja madalpingeseadmed. Lakitud kangaid kasutatakse painduvate mähiste ja pilude isolatsiooniks, samuti erinevaid elektriisolatsiooni tihendeid.

8. Plastid

Plastmassi (plasti) nimetatakse tahketeks materjalideks, mis teatud valmistamisetapis omandavad plastilised omadused ja sellises olekus saab neist etteantud kujuga tooteid. Need materjalid on komposiitained, mis koosnevad sideainest, täiteainetest, värvainetest, plastifikaatoritest ja muudest komponentidest. Plasttoodete tootmise lähtematerjalideks on pressimispulbrid ja pressmaterjalid. Kuumakindluse poolest on plastikud termoreaktiivsed ja termoplastsed.

9. Lamineeritud elektriisolatsiooniplastid

Lamineeritud plastid - materjalid, mis koosnevad vahelduvatest lehtede täiteaine (paber või kangas) ja sideaine kihtidest. Kihilistest elektriisolatsiooniplastidest on olulisemad getinaks, tekstoliit ja klaaskiud. Need koosnevad kihtidena paigutatud lehttäiteainetest ning sideainena kasutatakse bakeliit-, epoksü-, silikoonvaikusid ja nende koostisi.

Täiteainetena kasutatakse immutuspaberit (getinaxis), puuvillast kangast (teksoliidis) ja leelisevaba klaaskangast (klaaskiust). Loetletud täiteained immutatakse esmalt bakeliit- või silikoonlakkidega, kuivatatakse ja lõigatakse lehtedeks. teatud suurus. Valmistatud lehttäiteained kogutakse etteantud paksusega pakenditesse ja allutatakse kuumpressimisele, mille käigus ühendatakse üksikud lehed omavahel vaikude abil kindlalt.

Getinaks ja tekstoliit on vastupidavad mineraalõlidele, seetõttu kasutatakse neid laialdaselt õliga täidetud elektriseadmetes ja trafodes. Odavaim laminaat on puitlamineeritud plastik (delta puit). See saadakse õhukeste kasespooni lehtede kuumpressimisel, mis on eelnevalt immutatud bakeliitvaikudega. Delta puitu kasutatakse õlis töötavate jõukonstruktsiooni- ja elektriisolatsiooniosade valmistamiseks. Et edasi töötada õues see materjal vajab hoolikat kaitset niiskuse eest.

Asbestteksoliit on kihiline elektrit isoleeriv plastik, mis saadakse asbestkangalehtede kuumpressimisel, mis on eelnevalt immutatud bakeliitvaiguga. Seda toodetakse vormitud toodetena, samuti lehtede ja plaatidena paksusega 6–60 mm. Asbogetinax on lamineeritud plastik, mis on saadud 20% sulfaattselluloosi sisaldavate asbestpaberi lehtede kuumpressimisel või ilma tselluloosita asbestpaberi lehtedega, mis on immutatud epoksü-fenool-formaldehüüdsideainega.

Vaadeldavatest kihilistest on räniorgaanilistel ja epoksüsideainetel põhinevatel klaaskiudlaminaatidel kõrgeim kuumakindlus, parimad elektrilised ja mehaanilised omadused, suurenenud niiskuskindlus ja vastupidavus seenhallitustele.

10. Haava elektriisolatsioonitooted

Keritud elektriisolatsioonitooted on tahked torud ja silindrid, mis on valmistatud mis tahes kiudmaterjalide kerimisel metallist ümarvarrastele, mis on eelnevalt sideainega immutatud. Kiudmaterjalina kasutatakse spetsiaalseid kerimis- või immutuspabereid, samuti puuvillast kangast ja klaaskiudu. Sideaineteks on bakeliit, epoksü, räniorgaaniline ja muud vaigud.

Keritud elektriisolatsioonitooted koos metallvarrastega, millele need on keritud, kuivatatakse kõrgel temperatuuril. Haavatoodete hügroskoopsuse tagamiseks on need lakitud. Iga lakikiht kuivatatakse ahjus. Haavatoodete hulka võib liigitada ka täistekstoliitvardaid, sest neid saadakse ka bakeliitlakiga immutatud tekstiilitäitematerjalist toorikute kerimisel. Pärast seda pressitakse toorikud terasvormides kuumpressimisele. Haava elektriisolatsioonitooteid kasutatakse õhu- ja õliisolatsiooniga trafodes, õhu- ja õlikaitselülitites, erinevates elektriseadmetes ja elektriseadmete sõlmedes.

11. Mineraalsed elektriisolatsioonimaterjalid

Mineraalsed elektriisolatsioonimaterjalid hõlmavad kivid: vilgukivi, marmor, kiltkivi, voolukivi ja basalt. Sellesse rühma kuuluvad ka portlandtsemendist ja asbestist saadud materjalid (asbesttsement ja asboplast). Kogu seda anorgaaniliste dielektrikute rühma iseloomustab kõrge vastupidavus elektrikaarele ja sellel on piisavalt kõrged mehaanilised omadused. Mineraaldielektrikuid (v.a vilgukivi ja basalt) saab töödelda, välja arvatud keermestamiseks.

Marmorist, kiltkivist ja voolukivist elektriisolatsioonitooteid saadakse paneelide plaatidena ning noalülitite ja madalpingelülitite elektriisolatsioonialuste kujul. Täpselt samu tooteid sulatatud basaltist saab ainult vormidesse valades. Selleks, et basalttoodetel oleksid vajalikud mehaanilised ja elektrilised omadused, töödeldakse neid kuumtöötlusega, et moodustada materjalis kristalne faas.

Asbesttsemendist ja asboplastist valmistatud elektriisolatsioonitooted on lauad, alused, vaheseinad ja kaarrennid. Selliste toodete valmistamiseks kasutatakse portlandtsemendi ja asbestkiu segu. Asboplasti tooteid saadakse külmpressimisel massist, millele on lisatud 15% plastilist ainet (kaoliin või vormisavi). Sellega saavutatakse esialgse pressimismassi suurem voolavus, mis võimaldab saada asboplastist keeruka profiiliga elektriisolatsioonitooteid.

Paljude mineraalsete dielektrikute (välja arvatud vilgukivi) peamiseks puuduseks on nende elektriliste omaduste madal tase, mis on põhjustatud suurest pooride arvust ja raudoksiidide olemasolust. See nähtus võimaldab kasutada mineraalseid dielektrikuid ainult madalpingeseadmetes.

Enamasti immutatakse kõik mineraalsed dielektrikud, välja arvatud vilgukivi ja basalt, enne kasutamist parafiini, bituumeni, stüreeni, bakeliitvaikudega jne Suurim efekt saavutatakse juba töödeldud mineraalsete dielektrikute (paneelid, vaheseinad, kambrid jne) immutamisel. .).

Marmor ja sellest valmistatud tooted ei talu järske temperatuurimuutusi ja pragusid. Kiltkivi, basalt, voolukivi, vilgukivi ja eterniit on vastupidavamad äkilistele temperatuurimuutustele.

12. Vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid

Need materjalid koosnevad vilgukivist lehtedest, mis on kokku liimitud mingisuguse vaigu või kleepuva lakiga. Liimitud vilgukivimaterjalide hulka kuuluvad mikaniidid, mikafolium ja vilgukiviteibid. Liimitud vilgukivi materjale kasutatakse peamiselt kõrgepinge elektrimasinate (generaatorid, elektrimootorid) mähiste isoleerimiseks, samuti madalpinge masinate ja rasketes tingimustes töötavate masinate isoleerimiseks.

Mikaniidid on kõvad või painduvad lehtmaterjalid, mis saadakse kitkutud vilgulehtede liimimisel šellaki, glüptaali, räniorgaanilise ja muude nendel vaikudel põhinevate vaikude või lakkidega.

Mikaniitide peamised tüübid- kollektor, tihend, vormimine ja painduv. Kollektor- ja tihendimikaniidid kuuluvad tahkete mikaniidide rühma, mida peale vilgukivi liimimist pressitakse kõrgendatud erirõhul ja kuumutamisel. Nendel mikaniididel on väiksem paksuse kokkutõmbumine ja suurem tihedus. Vormitavad ja painduvad mikaniidid on lahtisema struktuuriga ja väiksema tihedusega.

koguja mikaniidist- see on tahke lehtmaterjal, mis on valmistatud vilgukivist lehtedest, mis on kokku liimitud šellaki- või glüptaalvaikude või nendel põhinevate lakkidega. Mehaanilise tugevuse tagamiseks elektrimasinate kollektorites töötamisel ei sisestata nendesse mikaniitidesse rohkem kui 4% liimi.

Tihend mikaniidist on tahke lehtmaterjal, mis on valmistatud kitkutud vilgukivist lehtedest, mis on kokku liimitud šellaki- või glüptaalvaikude või nende baasil valmistatud lakkidega. Pärast liimimist pressitakse pehmendusmikaniidi lehed. See materjal sisaldab 75-95% vilgukivi ja 25-5% liimi.

Mikaniidi vormimine- tahke lehtmaterjal, mis on valmistatud kitkutud vilgulehtedest, mis on kokku liimitud šellaki-, glüftaal- või silikoonvaikude või nende baasil valmistatud lakkidega. Peale liimimist pressitakse vormimismikaniidilehed temperatuuril 140-150°C.

Paindlik mikaniit on lehtmaterjal, mis on toatemperatuuril elastne. See on valmistatud kitkutud vilgulehtedest, mis on kokku liimitud õli-bituumeni, õli-glüftaal- või räniorgaanilise lakiga (ilma kuivatusaineta), moodustades elastsed kiled.

Mõned painduva mikaniidi tüübid liimitakse mehaanilise tugevuse suurendamiseks mõlemalt poolt vilgupaberiga. Painduv klaasmikaniit on lehtmaterjal, mis on toatemperatuuril painduv. See on omamoodi painduv mikaniit, mida iseloomustab suurenenud mehaaniline tugevus ja suurenenud vastupidavus kuumusele. See materjal on valmistatud kitkutud vilgulehtedest, mis on kokku liimitud räniorgaaniliste või õli-glyptaallakkidega, moodustades elastsed kuumakindlad kiled. Painduvast klaasmikaniidist lehed on mõlemalt või ühelt poolt kleebitud leelisevaba klaaskiuga.

Mikafoly- see on valts- või lehtelektrisolatsioonimaterjal, mis on vormitud kuumutatud olekus. See koosneb ühest või mitmest, sagedamini kahest või kolmest vilgukivist lehtede kihist, mis on kokku liimitud ja 0,05 mm paksuse paberilehega või klaaskiust või klaaskiudvõrguga. Liimlakkidena kasutatakse šellakit, glüptaali, polüestrit või räniorgaanilist ainet.

Micalenta on valtsitud elektriisolatsioonimaterjal, toatemperatuuril elastne. See koosneb ühest kihist kitkutud vilgulehtedest, mis on kokku liimitud ja ühelt või mõlemalt poolt õhukese vilgupaberi, klaas- või klaaskiuga üle kleebitud. Liimlakkidena kasutatakse õli-bituumeni, õli-glüftaal-, räniorgaanilise ja kummilahuseid.

Mikashelk- valtsitud elektriisolatsioonimaterjal, toatemperatuuril elastne. Mikashelk on üks vilgukivi teibi sortidest, kuid suurenenud mehaanilise tõmbetugevusega. See koosneb ühest kihist kitkutud vilgulehtedest, mis on kokku liimitud ja kleebitud ühelt poolt naturaalsest siidist lapiga ja teiselt poolt vilgupaberiga. Liimlakkidena kasutati õli-glüftaal- või õli-bituumenlakke, mis moodustasid painduvaid kilesid.

Mikapolotno- rull- või lehtelektrisolatsioonimaterjal, elastne toatemperatuuril. Vilgukivist lõuend koosneb mitmest kitkutud vilgukihist, mis on kokku liimitud ja mõlemalt poolt üle kleebitud, ühelt poolt puuvillase kangaga (percale) või vilgupaberiga ja teiselt poolt riidega.

Micalex on vilguplast, mis on valmistatud vilgupulbri ja klaasi segu pressimisel. Pärast pressimist töödeldakse tooteid kuumtöötlusega (kuivatatakse). Mikalexit toodetakse plaatide ja varraste kujul, samuti elektriisolatsioonitoodetena (paneelid, lülitite alused, õhukondensaatorid jne). Mycalex toodete pressimisel saab neile lisada metallosi. Need tooted sobivad igat tüüpi mehaaniliseks töötlemiseks.

13. Vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid

Loodusliku vilgu väljatöötamisel ja kitkutud vilgu baasil elektriisolatsioonimaterjalide valmistamisel jääb alles suur hulk jäätmeid. Nende kasutamine võimaldab saada uusi elektriisolatsioonimaterjale - vilgukivi. Sellised materjalid on valmistatud vilgukivist paberist, mis on eelnevalt töödeldud mingi liimiga (vaigud, lakid). Tahked või painduvad vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid saadakse vilgupaberist kleepuvate lakkide või vaikudega liimimise ja sellele järgneva kuumpressimise teel. Kleepvaigud saab sisestada otse vedelasse vilgukivimassi - vilgukivi suspensiooni. Olulisematest vilgukivimaterjalidest tuleb mainida järgmist.

Koguja slyudinite- paksusega kalibreeritud tahke lehtmaterjal. See saadakse šellak-lakiga töödeldud vilgukivipaberi lehtede kuumpressimisel. Collector vilgukivi toodetakse lehtedena, mille suurus on 215 x 400 mm kuni 400 x 600 mm.

Sljudiniidi tihend- tahke lehtmaterjal, mis on saadud kleepuvate lakkidega immutatud vilgukivist paberilehtede kuumpressimisel. Tihendi vilgukivi toodetakse 200 x 400 mm suuruste lehtedena. Sellest valmistatakse tahked tihendid ja seibid normaalse ja suurenenud ülekuumenemisega elektrimasinatele ja -aparaatidele.

Klaasist vilgukivist vormimine- tahke lehtmaterjal külmas olekus ja painduv - kuumutatud olekus. See saadakse vilgupaberi liimimisel klaaskiust substraatidega. Kuumuskindlast klaasist vilguvalu vormimine on tahke lehtmaterjal, mis on vormitud kuumutatud olekus. Selle valmistamiseks liimitakse vilgupaberi lehed klaaskiuga, kasutades kuumakindlat silikoonlaki. See on saadaval lehtedena, mille suurus on 250 x 350 mm või rohkem. Sellel materjalil on suurenenud mehaaniline tõmbetugevus.

Slyudinite painduv- lehtmaterjal, toatemperatuuril elastne. See saadakse vilgupaberi lehtede liimimisel, millele järgneb kuumpressimine. Sideainena kasutatakse polüester- või räniorgaanilist lakki. Enamik painduva vilgu tüüpe on kleebitud ühelt või mõlemalt poolt klaaskiuga. Painduv (kuumuskindel) klaasist vilgukivi on lehtmaterjal, mis on toatemperatuuril painduv. Selle valmistamiseks liimitakse silikoonlakkide abil üks või mitu vilgukivist paberilehte klaaskiust või klaasvõrguga. Pärast liimimist töödeldakse materjali kuumpressimisega. See on mehaanilise tugevuse suurendamiseks kaetud ühelt või mõlemalt poolt klaaskiuga.

Sludinitofolium- rull- või lehtmaterjal, kuumutamisel painduv, saadud ühe või mitme vilgupaberilehe liimimisel 0,05 mm paksuse telefonipaberiga, mida kasutatakse painduva aluspinnana. Selle materjali kasutusala on sama, mis kitkutud vilgukivil põhineval vilgukivil. Sludinitofoliumi toodetakse 320-400 mm laiustes rullides.

Vilgukivi teip- rullitud kuumuskindel materjal, toatemperatuuril painduv, mis koosneb vilgupaberist, liimitud ühelt või mõlemalt poolt klaaskiudvõrgu või klaaskiuga. Vilguteipe toodetakse peamiselt rullides laiusega 15, 20, 23, 25, 30 ja 35 mm, harvem rullides.

Klaaspoomi Vilgukivi teip- valtsitud, külmpainduv materjal, mis koosneb vilgupaberist, klaaskiust ja vilgupaberist, liimitud ja immutatud epoksü-polüesterlakiga. Pinnalt kaetakse lint kleepuva ühendi kihiga. Seda toodetakse rullides laiusega 15, 20, 23, 30, 35 mm.

Klaasist vilgukivist elektripapp- lehtmaterjal, toatemperatuuril elastne. Seda saadakse vilgupaberi, elektripapi ja klaaskiu lakiga liimimisel. Väljastatakse 500 x 650 mm suuruste lehtedena.

14. Vilguplastist elektriisolatsioonimaterjalid

Kõik vilgukivist materjalid toodetakse vilgupaberi lehtede liimimise ja pressimise teel. Viimane saadakse mittetööstuslikest vilgukivijäätmetest osakeste mehaanilise purustamise tulemusel elastselainel. Vilgukiviga võrreldes on vilguplastmaterjalidel suurem mehaaniline tugevus, kuid need on vähem homogeensed, kuna koosnevad suurematest osakestest kui vilgukivi. Tähtsamad vilguplastist isolatsioonimaterjalid on järgmised.

Vilgukivi koguja- paksusega kalibreeritud tahke lehtmaterjal. See saadakse vilguplastist paberilehtede kuumpressimisel, mis on eelnevalt kaetud liimikihiga. Väljastatakse lehtedena suurusega 215 x 465 mm.

Vilgukivist polsterdus- tahke lehtmaterjal, mis on valmistatud sideainekihiga kaetud vilgupaberist kuumpressimise teel. Väljastatakse lehtedena suurusega 520 x 850 mm.

Vilgukivist vormimine- pressitud lehtmaterjal, külmalt kõva ja kuumutamisel tekkiv. Saadaval lehtedena, mille suurus on 200 x 400 mm kuni 520 x 820 mm.

Vilgukivi painduv- pressitud lehtmaterjal, elastne toatemperatuuril. Saadaval lehtedena, mille suurus on 200 x 400 mm kuni 520 x 820 mm.

Klaasist vilgukivi painduv- pressitud lehtmaterjal, toatemperatuuril painduv, mis koosneb mitmest kihist vilguplastist paberit, mis on ühelt poolt kleebitud klaaskiudvõrguga ja teiselt poolt klaaskiudvõrguga või mõlemalt poolt klaasvõrguga. Saadaval lehtedena mõõtmetega 250 x 500 mm kuni 500 x 850 mm.

Vilgukivi plastofolium- rull- või lehtmaterjal, painduv ja kuumutatud olekus, mis on saadud mitme vilgupaberilehe liimimisel ja kleebitud ühelt poolt telefonipaberiga või ilma selleta.

Vilgukivi teip- toatemperatuuril elastne rullmaterjal, mis koosneb vilgupaberist, kleebitud mõlemalt poolt vilgupaberiga. See materjal on saadaval rullides laiusega 12, 15, 17, 24, 30 ja 34 mm.

Kuumuskindel klaasist vilgukivi teip- toatemperatuuril elastne materjal, mis koosneb ühest kihist vilguplastist paberit, mis on silikoonlakiga ühelt või mõlemalt poolt kleebitud klaaskiust või klaasvõrguga. Materjali toodetakse rullides laiusega 15, 20, 25, 30 ja 35 mm.

15. Elektrokeraamilised materjalid ja klaasid

Elektrokeraamilised materjalid on tehislikud tahked ained, mis tekivad kuumtöötlus(põletamine) esialgsete keraamiliste masside, mis koosnevad erinevatest mineraalidest (savi, talk jne) ja muudest ainetest, võetud teatud vahekorras. Keraamilistest massidest saadakse erinevaid elektrokeraamilisi tooteid: isolaatoreid, kondensaatoreid jne.

Nende toodete kõrgel temperatuuril põletamise protsessis toimuvad algainete osakeste vahel keerulised füüsikalised ja keemilised protsessid, mille käigus moodustuvad uued kristalse ja klaasja struktuuriga ained.

Elektrokeraamilised materjalid jagunevad 3 rühma: materjalid, millest valmistatakse isolaatoreid (isolaatorkeraamika), materjalid, millest valmistatakse kondensaatoreid (kondensaatorikeraamika) ja ferrokeraamilised materjalid, millel on ebatavaliselt kõrge dielektrilise konstandi ja piesoelektrilise efekti väärtus. Viimaseid on kasutatud raadiotehnikas. Kõik elektrokeraamilised materjalid eristuvad kõrge kuumakindluse, ilmastikukindluse, elektrisädeme- ja kaarkindluse poolest ning neil on head elektriisolatsiooni omadused ja piisavalt kõrge mehaaniline tugevus.

Lisaks elektrokeraamilistele materjalidele valmistatakse klaasist mitut tüüpi isolaatoreid. Isolaatorite tootmiseks kasutatakse väheleeliselist ja leeliselist klaasi. Enamik kõrgepinge isolaatoreid on valmistatud karastatud klaasist. Karastatud klaasist isolaatorid on mehaaniliselt tugevamad kui portselanist isolaatorid.

16. Magnetilised materjalid

Suurusi, mille abil hinnatakse materjalide magnetilisi omadusi, nimetatakse magnetomadusteks. Nende hulka kuuluvad: absoluutne magnetiline läbilaskvus, suhteline magnetiline läbilaskvus, magnetilise läbitavuse temperatuuritegur, maksimaalne magnetvälja energia jne. Kõik magnetilised materjalid jagunevad kahte põhirühma: magnetiliselt pehmed ja magnetiliselt kõvad.

Magnetiliselt pehmed materjalid eristuvad väikeste hüstereesikadude poolest (magnethüsterees on keha magnetiseerumise mahajäämus välisest magnetiseerimisväljast). Neil on suhteliselt suured magnetilise läbilaskvuse väärtused, madal sundjõud ja suhteliselt kõrge küllastusinduktsioon. Neid materjale kasutatakse trafode, elektrimasinate ja -seadmete, magnetekraanide ja muude madala energiakadudega magnetiseerimist vajavate seadmete valmistamiseks.

Magnetiliselt kõvadele materjalidele on iseloomulikud suured hüstereesikaod, st neil on suur sundjõud ja suur jääkinduktsioon. Need materjalid võivad magnetiseerituna salvestada vastuvõetud magnetenergiat pikka aega, st muutuvad pideva magnetvälja allikateks. Püsimagnetite valmistamiseks kasutatakse kõvasid magnetmaterjale.

Magnetmaterjalid jagunevad nende alusel metallilisteks, mittemetallilisteks ja magnetodielektrikuteks. Magnetiliselt pehmete metalliliste materjalide hulka kuuluvad: puhas (elektrolüütiline) raud, elektrolüütiline lehtteras, raud-armco, permalloy (raud-nikli sulamid) jne. Metalliliste magnetiliselt kõvade materjalide hulka kuuluvad: legeeritud terased, raual, alumiiniumil ja niklil põhinevad erisulamid ja legeerimine. komponendid (koobalt, räni jne). Ferriidid on mittemetallilised magnetilised materjalid. Need on materjalid, mis on saadud teatud metallide oksiidide ja raudoksiidi pulbrisegust. Pressitud ferriittooted (südamikud, rõngad jne) põletatakse temperatuuril 1300-1500 ° C. Ferriidid on magnetiliselt pehmed ja magnetiliselt kõvad.

Magnetodielektrikud on komposiitmaterjalid, mis koosnevad 70-80% pulbrilisest magnetmaterjalist ja 30-20% orgaanilisest kõrgpolümeersest dielektrikust. Ferriidid ja magnetoelektrikud erinevad metallilistest magnetmaterjalidest oma suure mahutakistuse poolest, mis vähendab järsult pöörisvoolukadusid. See võimaldab neid materjale kasutada kõrgsagedustehnoloogias. Lisaks on ferriitidel nende magnetiliste omaduste stabiilsus laias sagedusvahemikus.

17. Elektriline terasplekk

Elektriteras on magnetiliselt pehme materjal. Magnetomaduste parandamiseks lisatakse sellele räni, mis suurendab terase eritakistust, mis viib pöörisvoolukadude vähenemiseni. Sellist terast toodetakse lehtedena paksusega 0,1; 0,2; 0,35; 0,5; 1,0 mm, laius 240-1000 mm ja pikkus 720-2000 mm.

18. permalloid

Need materjalid on raua-nikli sulamid, mille niklisisaldus on 36–80%. Permalloide teatud omaduste parandamiseks lisatakse nende koostisesse kroom, molübdeen, vask jne. Kõikide permalloide iseloomulikud tunnused on nende kerge magnetiseeritus nõrkades magnetväljades ja suurenenud elektritakistuse väärtused.

permalloid- plastilised sulamid, kergesti rullitavad kuni 0,02 mm paksusteks lehtedeks ja ribadeks. Magnetomaduste suurenenud takistuse ja stabiilsuse tõttu saab permalloide kasutada kuni 200-500 kHz sagedustel. Permalloyd on väga tundlikud deformatsioonide suhtes, mis põhjustavad nende esialgsete magnetiliste omaduste halvenemist. Deformeerunud permalloi osade magnetiliste omaduste algtaseme taastamine saavutatakse nende kuumtöötlusega vastavalt rangelt väljatöötatud režiimile.

19. Magnetilised kõvad materjalid

magnetiline pooljuht elektriliselt isoleeriv elektriline

Magnetiliselt kõvadel materjalidel on suured sunnijõu ja kõrge jääkinduktsiooni väärtused ning sellest tulenevalt suured magnetenergia väärtused. Kõvade magnetiliste materjalide hulka kuuluvad:

martensiidiks karastatud sulamid (kroomi, volframi või koobaltiga legeeritud terased);

raud-nikkel-alumiinium mittesepistavad sademekindlad sulamid (alni, alnico jne);

tempermalmist sulamid, mis põhinevad raual, koobaltil ja vanaadiumil (vikkaloy) või raual, koobaltil, molübdeenil (comol);

väärismetallidel põhinevad väga suure sundjõuga sulamid (plaatina - raud; hõbe - mangaan - alumiinium jne);

· keraamika-metallist mittesepistatud materjalid, mis on saadud pulbriliste komponentide pressimisel koos järgneva pressitud toodete põletamisega (magnetid);

magnetiliselt kõvad ferriidid;

· magnetiliselt kõva materjali osakestest ja sideainest (sünteetilisest vaigust) koosnevate pulbrite pressimisel saadud metallplastist mittesepistatud materjalid;

magnetoelastsed materjalid (magnetoelastid), mis koosnevad magnetiliselt kõva materjali pulbrist ja elastsest sideainest (kumm, kumm).

Metallplastist ja magnetoelastsetest magnetite jääkinduktsioon on 20-30% väiksem võrreldes samadest kõvadest magnetmaterjalidest (alni, alnico jne) valatud magnetitega.

20. Ferriidid

Ferriidid on mittemetallilised magnetilised materjalid, mis on valmistatud spetsiaalselt valitud metallioksiidide ja raudoksiidi segust. Ferriidi nimetuse määrab kahevalentse metalli nimetus, mille oksiid on ferriidi osa. Seega, kui ferriidis on tsinkoksiid, nimetatakse ferriiti tsingiks; kui materjali koostisele on lisatud mangaanoksiidi - mangaan.

Tehnoloogias kasutatakse keerulisi (sega)ferriite, millel on lihtsamate ferriitidega võrreldes kõrgemad magnetilised omadused ja suurem takistus. Kompleksferriitide näideteks on nikkel-tsink, mangaan-tsink jne.

Kõik ferriidid on polükristallilised ained, mis on saadud metallioksiididest erinevate oksiidide pulbrite paagutamise tulemusena temperatuuril 1100-1300 ° C. Ferriite saab töödelda ainult abrasiivse tööriistaga. Need on magnetilised pooljuhid. See võimaldab neid kasutada kõrgsageduslikes magnetväljades, kuna nende pöörisvoolukaod on tühised.

21. Pooljuhtmaterjalid ja tooted

Pooljuhid sisaldavad suurt hulka materjale, mis erinevad üksteisest sisemine struktuur, keemiline koostis ja elektrilised omadused. Keemilise koostise järgi jagunevad kristalsed pooljuhtmaterjalid 4 rühma:

1) ühe elemendi aatomitest koosnevad materjalid: germaanium, räni, seleen, fosfor, boor, indium, gallium jne;

2) metallioksiididest koosnevad materjalid: vaskoksiid, tsinkoksiid, kaadmiumoksiid, titaandioksiid jne;

3) materjalid, mis põhinevad Mendelejevi elementide süsteemi kolmanda ja viienda rühma aatomite ühenditel, mida tähistatakse üldvalemiga ja mida nimetatakse antimoniidideks. Sellesse rühma kuuluvad antimoniühendid indiumiga, galliumiga jne, teise ja kuuenda rühma aatomite ühendid, samuti neljanda rühma aatomite ühendid;

4) orgaanilise päritoluga pooljuhtmaterjalid, näiteks polütsüklilised aromaatsed ühendid: antratseen, naftaleen jne.

Kristallstruktuuri järgi jagunevad pooljuhtmaterjalid 2 rühma: ühekristallilised ja polükristallilised pooljuhid. Esimesse rühma kuuluvad materjalid, mis on saadud suurte üksikkristallide (üksikkristallide) kujul. Nende hulgas on germaaniumi, räni, millest lõigatakse plaate alaldite ja muude pooljuhtseadmete jaoks.

Teine materjalide rühm on pooljuhid, mis koosnevad paljudest väikestest kokku joodetud kristallidest. Polükristallilised pooljuhid on: seleen, ränikarbiid jne.

Mahutakistuse osas asuvad pooljuhid vahepealsel positsioonil juhtide ja dielektrikute vahel. Mõned neist vähendavad järsult elektritakistust kõrge pingega kokkupuutel. See nähtus on leidnud rakendust elektriliinide kaitseks mõeldud klapipiirikutes. Teised pooljuhid vähendavad järsult oma takistust valguse käes. Seda kasutatakse fotoelementides ja fototakistites. Pooljuhtide ühine omadus on see, et neil on nii elektronide kui ka aukude juhtivus.

22. Elektrilised süsiniktooted (elektrimasinate harjad)

Selliste toodete hulka kuuluvad elektrimasinate harjad, kaarahjude elektroodid, kontaktosad jne. Elektrilised kivisöetooted valmistatakse algsest pulbrilisest massist pressimise teel, millele järgneb põletamine.

Algsed pulbrilised massid koosnevad süsinikku sisaldavate materjalide (grafiit, tahm, koks, antratsiit jne), sideainete ja plastifikaatorite (kivisüsi ja sünteetilised tõrvad, pigi jne) segust. Mõnes pulbrilises massis pole sideainet.

Elektrimasinate harjad on grafiit, süsinik-grafiit, elektrografiit, metall-grafiit. Grafiitpintslid on valmistatud looduslikust grafiidist ilma sideaineta (pehmed klassid) ja sideainega (kõvad klassid). Grafiitharjad on pehmed ja tekitavad töö ajal vähe müra. Süsinik-grafiitpintslid valmistatakse grafiidist, millele on lisatud muid süsinikku sisaldavaid materjale (koks, tahm), lisades sideaineid. Pärast kuumtöötlemist saadud harjad kaetakse õhukese vasekihiga (elektrolüütilises vannis). Süsinik-grafiitharjadel on töötamise ajal suurenenud mehaaniline tugevus, kõvadus ja vähene kulumine.

Elektrografiitharjad on valmistatud grafiidist ja muudest süsinikku sisaldavatest materjalidest (koks, tahm), lisades sideaineid. Pärast esimest põletamist tehakse harjad grafitiseerimisele, st lõõmutamisele temperatuuril 2500-2800 ° C. Elektrografiseeritud harjadel on suurenenud mehaaniline tugevus, vastupidavus tõmblevatele koormuse muutustele ja neid kasutatakse suurel ümbermõõdul kiirusel. Metallgrafiitpintslid on valmistatud grafiidi- ja vasepulbrite segust. Mõned neist tutvustavad plii, tina või hõbeda pulbreid. Nendel harjadel on madal takistus, suur voolutihedus ja väikesed üleminekupinge langused.

1. loeng

Sissejuhatus. Kursuse teema ja sisu. Elektrimaterjalide klassifikatsioon omaduste ja rakenduste järgi. Elektrimaterjalide roll energia arengus.

Iga elektri- ja raadiotehnika valdkonnas töötav spetsialist peaks teadma põhiliste elektriliste, magnetiliste, mehaaniliste ja muude omaduste loetelu mida valdavad dielektrilised, pooljuht-, juhtivad, magnetilised ja konstruktsioonimaterjalid. Raadio- ja elektriseadmete valmistamisel ja remondil on vaja osi ja kooste, mis on valmistatud teatud klassi materjalidest ja millel on spetsiifilised elektrilised ja magnetilised omadused ning kandeosade puhul - mehaanilised omadused. Teades iga materjaliklassi kohta nende omaduste loendit, on vaja teada nende mõõtühikuid ja suurusjärku, samuti seda, kuidas (ja miks) need omadused temperatuuri, pinge suuruse ja sageduse mõjul muutuvad. , mehaaniline koormus jne.

Ma tahan teile meeldida, teil on sellel kursusel juba teatud hulk teadmisi. Näiteks rõivaste, jalanõude ja muude kaupade ostmisel valite need, lähtudes mitte ainult kujust, suurusest ja töötingimustest (talv või suvi, vihmase või märja ilmaga jne), vaid ka toote omadustest. materjalid, millest need on valmistatud, - värvus, soojusjuhtivus, vastupidavus veele, päikesevalgusele jne.

Materjaliteadus on teadus, mis uurib materjalide koostist, struktuuri, omadusi, materjalide käitumist erinevate mõjude mõjul: termiline, elektriline, magnetiline jne, aga ka nende mõjude kombinatsiooni.

Elektrotehniline materjaliteadus on materjaliteaduse haru, mis tegeleb materjalidega elektrotehnika ja energeetika, s.o. elektriseadmete projekteerimiseks, tootmiseks ja tööks vajalike spetsiifiliste omadustega materjalid.

Selle kursuse "Materjaliteadus" II osas käsitletakse järgmist:

ü Metallist ja mittemetallist elektrimaterjalide ehitus ja omadused;

ü Vaatleme üksikasjalikult polarisatsiooni, elektrijuhtivuse, dielektriliste kadude ja dielektrikute purunemise tunnuseid, uurime isolatsiooni elektrilise vananemise protsessi;

ü Uuritakse uusi elektrimaterjale: aktiivdielektrikuid, juhte, kaasaegsetes seadmetes kasutatavaid ülijuhte.

ü Vaadeldakse elektri- või magnetväljas dielektrikutes, pooljuhtides, juhtides ja magnetilistes materjalides esinevate nähtuste füüsikat;

Õpitava materjali paremaks mõistmiseks kasutatakse loengutes multiprojektorit, osa infot esitatakse jaotusmaterjalina.

Kursus sisaldab 6 tundi loenguid ja laboratoorseid tunde, 36 tundi iseseisvat tööd. Lõpus - test.

Kursuse õppimiseks vajate järgmist kirjandust:

1. N.P. Bogoroditski. Elektrotehnilised materjalid: Õpik ülikoolidele / N.P. Bogoroditski, V.V. Pasynkov, B.M. Tareev. – L.: Energoatomizdat., 1985.

2. Kolesov S.N. Materjaliteadus ja ehitusmaterjalide tehnoloogia: õpik keskkoolidele / S.N. Kolesov, I.S. Kolesov. - 2. väljaanne, muudetud. ja täiendav - M.: Kõrgem. kool, 2007. - 535 lk.: ill.

3. Pasynkov V.V. Elektroonikatehnoloogia materjalid: õpik ülikoolidele / V.V. Pasynkov, V.S. Sorokin. - M .: Kõrgem. kool, 2003.

4. Novikov L.I. Juhised laboratoorsete harjutuste nr 1, 2, 3, 4 jaoks: Juhend / L.I. Novikov. - Kirov, toim. VjatGU, 2007.

5. Novikov L.I. Laboratoorsete harjutuste juhend nr 6: Juhend / L.I. Novikov. - Kirov, toim. VjatGU, 2007.

Materjalide roll elektri- ja raadiotehnika arengus

Kaasaegne elektriseade on suure hulga erinevate osadega keerukas seade, mille valmistamiseks on vaja laias valikus elektrilisi ja konstruktsioonimaterjale, millel on täpselt määratletud elektrilised, mehaanilised ja keemilised omadused, mis sõltuvad nende keemilisest koostisest ja struktuurist, samuti välise energiaga kokkupuute intensiivsus (pinge ja elektrivälja sagedus, temperatuur, rõhk jne). Teadmata ETM-ide põhiomadusi, mõistmata füüsikalisi protsesse, mis toimuvad ETM-ides, kui need asetatakse elektri- või magnetvälja, mõistmata nende protsesside seost materjali keemilise koostise ja struktuuriga, on võimatu projekteerida. ja elektriseadmeid toota, on võimatu neid õigesti kasutada. Seetõttu on materjaliteaduse teaduse põhiülesanne:

1. Elektri-, magnet- või soojusväljaga kokkupuutel materjalides toimuvate peamiste füüsikaliste protsesside uurimine ja mehaaniline pinge;

2. Materjalide elektriliste, mehaaniliste ja muude omaduste sõltuvuse uurimine nende keemilisest koostisest ja struktuurist;

3. Tootmises kõige sagedamini kasutatavate materjalide omaduste kirjeldus ja tundmine elektriseadmed.

Elektrimaterjalide klassifikatsioon omaduste ja rakenduste järgi

Alustuseks märgime, mis on materjal.

Materjal- teatud koostise, struktuuri ja omadustega objekt, mis on mõeldud teatud funktsioonide täitmiseks.

Materjalid erinevad:

1. Koondolek:

a. Tahke;

b. vedelik;

c. gaasiline;

d. Plasma (ioniseeritud gaasi olek, milles positiivsete ja negatiivsete laengute kontsentratsioon on võrdne).

2. Teostatud funktsioonid. Materjalide funktsioonid on erinevad:

a. Voolu voolu tagamine - juhtivad materjalid;

b. Teatud kuju säilitamine mehaaniliste koormuste all (KM);

c. Isolatsiooni tagamine - dielektrilised materjalid;

d. muutumine elektrienergia termiliselt vastupidavates materjalides.

Tavaliselt täidab materjal mitmeid funktsioone. Näiteks kogeb dielektrik tingimata mingit mehaanilist koormust, see tähendab, et see on konstruktsioon materjalist.

Ainete klassifikatsioon elektriliste omaduste järgi:

Tootmise ajal ja erinevates töötingimustes raadioelektroonilised seadmed ETM-i mõjutavad elektri- ja magnetväljad (eraldi ja ühiselt). Vastavalt nende käitumisele elektriväljas jagunevad need materjalid juht-, pooljuht- ja dielektrilisteks materjalideks.

ETM-ide klassifitseerimine elektriliste omaduste järgi põhineb tahkete ainete elektrijuhtivuse ribateooria kontseptsioonidel, mille olemus on järgmine.

On hästi teada, et valdavas enamuses tahketest ainetest on elektrivool tingitud elektronide liikumisest. Selliseid elektrone nimetatakse juhtivuselektronideks. Need ilmuvad aatomi välispiirkondades, tuumast kaugemal. Need piirkonnad moodustavad tahkes aines valentsribasid. Elektrivoolu tekkeks peavad elektronid tõusma valentsribast energiaskaalal kõrgemale ja minema juhtivusribale, ületades samal ajal keelatud energiaväärtuste tsooni ehk ribalõhe. Kui kõik kolm mainitud riba on paigutatud piki energiatelge, siis on madalam energiariba valentsriba, millele järgneb ribavahe ja seejärel suurima energiaga riba - juhtivusriba.

Nii valentsriba kui ka juhtivusriba on väga tihe pakend paljudest elektronidele kättesaadavatest diskreetsetest energiatasemetest – energia "isoliinidest". Need tasandid asuvad üksteisele nii lähedal, et sulanduvad praktiliselt pidevaks ribaks, mida nimetatakse energiatsooniks. Vastupidi, ribalaiuses ei ole elektronidele ligipääsetavaid energiatasemeid ja elektronid ei saa seal olla. Seega on elektrivoolu tekkimiseks vajalik, et valentsriba elektronid hüppaksid üle ribalaiuse ja langeksid juhtivusriba.

Nagu on teada koolifüüsika kursusest, võib aineid vastavalt sellele, kuidas nad elektrivoolu juhivad, jagada metallideks, pooljuhtideks ja dielektrikuteks. Ribateooria seisukohalt on metallid tahked ained, milles ribalaius puudub, selle asemel on valents- ja juhtivribade tugev kattumine. Selgub, et metallis olevad elektronid ei pea ribalaiuse ületamiseks energiat kulutama ja seetõttu lähevad nad välismõjul - elektriväljas - kergesti juhtivusriba. Sellest on lihtne aru saada, miks metallid on head juhid.

Dielektrikutes on ribavahe isegi toatemperatuuril palju suurem kui elektronide soojusenergia, mis tähendab, et valdav enamus potentsiaalsetest voolukandjatest ei suuda juhtivusriba hüpata – neil pole piisavalt energiat. Ribavahet saab ületada ainult väga tugevate väljade korral (siis täheldatakse dielektriku elektrilist purunemist) või väga kõrgetel temperatuuridel.

Ja lõpuks, kui ribalaius on võrreldav elektronide soojusliikumise energiaga, siis on meil pooljuht. Temperatuuri tõstmine suurendab plahvatuslikult läbi ribalaiuse juhtivusriba hüppavate elektronide arvu.

Kui W on võrdne nulliga või nullilähedane, võivad elektronid minna oma soojusenergia tõttu vabadele tasemetele ja suurendada aine juhtivust. Sellise energiaribade struktuuriga ained kuuluvad dirigendid. Elektrivoolu juhtimiseks kasutatakse juhtivaid materjale. Tavaliselt hõlmavad juhid aineid, mille elektritakistus on ρ< 10 -5 Ом×м. Типичными проводниками являются металлы.

Kui ribavahe ületab mõne elektronvoldi (1 eV on elektroni energia, mis saadakse kahe elektrivälja punkti vahel liikumisel potentsiaalide erinevusega 1 V), siis on vaja olulist energiat elektronide ülekandmiseks valentsribast juhtivusriba. Sellised ained on dielektrikud. Dielektrikutel on suur elektritakistus ja neil on võime blokeerida voolu voolu. Dielektriliste materjalide hulka kuuluvad ained, mille elektritakistus p > 107 Ohm m. Suure elektritakistuse tõttu kasutatakse neid elektriisolatsioonimaterjalina.

Kui ribavahe on 0,1 ... 0,3 eV, siis elektronid lähevad välisenergia mõjul valentsribalt kergesti juhtivusribale. Kontrollitud juhtivusega ained kuuluvad pooljuhid. Pooljuhtide elektriline eritakistus on 10 -6 ... 10 9 Ohm×m. Pooljuhtmaterjalidel on juhtivus, mida saab kasutada pinge, temperatuuri, valgustuse jms juhtimiseks.

Sõltuvalt struktuurist ja välised tingimused materjalid võivad liikuda ühest klassist teise. Näiteks tahked ja vedelad metallid on juhid ja metalliaurud on dielektrikud; tavatingimustes tüüpilised pooljuhid germaanium ja räni muutuvad kõrge hüdrostaatilise rõhuga kokkupuutel juhtideks; teemantmodifikatsiooni süsinik on dielektrik ja grafiidi modifikatsioonis juht.

Dielektriline on võime polariseeruda rakendatud elektrivälja toimel ja jaguneb:

1. Passiivsed dielektrikud. Rakenda:

a. Juhtivate osade elektriisolatsiooni loomiseks. Need takistavad voolu läbimist muul soovimatul viisil ja on elektriisolatsioonimaterjalid.

b. Kondensaatorites teatud elektrilise mahtuvuse loomiseks.

2. Aktiivsed dielektrikud. Kasutatakse aktiivsete elementide valmistamiseks elektriahelad. Need teenivad elektrisignaali genereerimiseks, võimendamiseks ja teisendamiseks.

Pooljuht elektrijuhtivuse poolest asuvad nad vahepealsel positsioonil dielektrikute ja juhtide vahel. Nende iseloomulik tunnus on elektrijuhtivuse oluline sõltuvus välisenergia mõju intensiivsusest: elektrivälja tugevus, temperatuur, valgustus, langeva valguse lainepikkus, rõhk jne.

dirigendid jagatud 4 alamklassi:

1. Kõrge juhtivusega materjalid. Neid kasutatakse seal, kus on vaja, et vool kulgeks minimaalsete kadudega. Selliste materjalide hulka kuuluvad metallid: Cu, Al, Fe, Ag, Au, Pt ja nendel põhinevad sulamid. Neid kasutatakse juhtmete, kaablite, elektripaigaldiste juhtivate osade valmistamiseks.

2. Ülijuhid - materjalid, milles temperatuuridel alla teatud kriitilise Tcr muutub takistus elektrivoolule võrdseks 0-ga.

3. Krüojuhid on kõrge juhtivusega materjalid, mis töötavad krüogeensel temperatuuril (vedela lämmastiku keemistemperatuur on 195 o C).

4. Suure takistusega juhtivad materjalid - metallisulamid, mis moodustavad tahkeid lahuseid.

Magnetiline- materjalid, mis on loodud töötama magnetväljas, millel on selle väljaga otsene toime. Nende hulka kuuluvad ferromagnetid ja ferriidid. Sisemine magnetväli on sadu ja tuhandeid kordi suurem kui seda põhjustav väline magnetväli. Neid on võimalik tugevalt magnetiseerida ka nõrkades väljades ja mõned neist jäävad magnetiseerituks ka pärast välise magnetvälja eemaldamist. Tehnoloogias enim kasutatavad magnetmaterjalid on Fe, Co, Ni.

Kõige õrnem suhtlusvorm - molekulaarne side(van der Waalsi ühendus). Selline side eksisteerib mõnes aines kovalentsete molekulisiseste sidemetega molekulide vahel.

Molekulidevaheline külgetõmme on tingitud valentselektronide koordineeritud liikumisest naabermolekulides. Igal ajahetkel on elektronid üksteisest võimalikult kaugel ja positiivsetele laengutele võimalikult lähedal. Sel juhul osutuvad valentselektronide külgetõmbejõud naabermolekulide positiivselt laetud tuumade poolt tugevamaks kui väliste orbiitide elektronide vastastikuse tõukejõud. Van der Waalsi sidet täheldatakse teatud ainete (näiteks parafiini) madala sulamistemperatuuriga molekulide vahel, mis näitab nende kristallvõre haprust.

Iga dielektriku peamine protsess, mis tekib siis, kui sellele rakendatakse elektripinget, on polarisatsioon - seotud laengute piiratud nihkumine või dipoolmolekulide orientatsioon.

Lühiduse mõttes nimetatakse dipool-relaksatsiooni polarisatsiooni dipooliks. See erineb elektroonilisest ja ioonsest polarisatsioonist selle poolest, et see on seotud osakeste soojusliikumisega. Kaootilises soojusliikumises olevad dipoolmolekulid on osaliselt orienteeritud välja toimel, mis on polarisatsiooni põhjuseks.

Dipooli polarisatsioon on võimalik, kui molekulaarjõud ei takista dipoolidel piki välja orienteerumast. Temperatuuri tõustes molekulaarjõud nõrgenevad, aine viskoossus väheneb, mis peaks suurendama dipooli polarisatsiooni, kuid samal ajal suureneb molekulide soojusliikumise energia, mis vähendab välja orienteerivat mõju. Seetõttu suureneb temperatuuri tõustes esmalt dipooli polarisatsioon (kuni molekulaarjõudude nõrgenemine avaldab tugevamat mõju kui kaootilise soojusliikumise suurenemine) ja seejärel, kui kaootiline liikumine muutub intensiivsemaks, hakkab dipooli polarisatsioon suurenedes langema. temperatuuri.

Dipoolide pööramine välja suunas viskoosses keskkonnas nõuab teatud takistuse ületamist ja seetõttu on dipooli polarisatsioon seotud energiakadudega.

Tahkete ainete läbilaskvus sõltub struktuursed omadused tahke dielektrik. Tahketes ainetes on võimalik igat tüüpi polarisatsioon. Tahkete mittepolaarsete dielektrikute puhul on iseloomulikud samad seaduspärasused, mis mittepolaarsete vedelike ja gaaside puhul. Seda kinnitab sõltuvus ? r (t) parafiini jaoks. Parafiini üleminekul tahkest olekust vedelasse (sulamistemperatuur umbes +54°C) toimub dielektrilise konstandi järsk langus aine tiheduse vähenemise tõttu.

Gaasilisi aineid iseloomustab madal tihedus. Seetõttu on kõigi gaaside läbilaskvus tühine ja ühtsusele lähedane. Kui gaasimolekulid on polaarsed, võib polarisatsioon olla dipoolne, kuid polaarsete gaaside puhul on elektrooniline polarisatsioon esmatähtis.

Dipoolmolekule sisaldavate vedelike polarisatsiooni määrab elektronide ja dipoolide polarisatsioon. Mida suurem on dipoolide elektrimoment ja molekulide arv ruumalaühiku kohta, seda suurem on vedelate dielektrikute dielektriline läbilaskvus. Vedelate polaarsete dielektrikute läbitavus varieerub vahemikus 3 kuni 5,5.

Tahketel dielektrikutel, mis on ioonkristallid, mille osakeste tihendus on tihe, on elektrooniline ja ioonne polarisatsioon ning nende dielektriline konstant varieerub laias vahemikus. Anorgaaniliste klaaside (kvaasiamorfsed dielektrikud) läbitavus varieerub vahemikus 4 kuni 20. Tahketel dielektrikutel, mis on ioonsed kristallid, millel on lahtine osakeste tihendus, on lisaks elektroonilisele ja ioonsele polarisatsioonile ka ioonrelaksatsiooni polarisatsioon ja neid iseloomustab dielektrilise läbilaskvuse madal väärtus. Näiteks ? r kivisool on väärtus 6, korund 10, rutiil 110 ja kaltsiumtitanaat 150. (Kõik väärtused ? r on antud temperatuuril 20 °C.)

Polaarsed orgaanilised dielektrikud näitavad tahkes olekus dipool-relaksatsioonipolarisatsiooni. Sellised dielektrikud hõlmavad tselluloosi ja selle töötlemisprodukte, polaarseid polümeere. Dipool-relaksatsiooni polarisatsiooni täheldatakse ka jääl. Nende materjalide läbilaskvus sõltub suurel määral temperatuurist ja rakendatava pinge sagedusest, järgides samu mustreid, mida täheldatakse polaarsete vedelike puhul.

Võib märkida, et jää läbilaskvus muutub dramaatiliselt temperatuuri ja sagedusega. Madalate sageduste ja 0 °C lähedale jäävate temperatuuride juures on jää, nagu vesi, ? r ~ 80 aga temperatuuri langedes ? r langeb kiiresti ja jõuab 2,85-ni.

Komplekssete dielektrikute, mis on kahe erineva dielektrilise konstandiga komponendi mehaaniline segu, dielektriline konstant määratakse esimeses lähenduses logaritmilise segunemise seaduse alusel.

Gaasivool saab tekkida ainult siis, kui neis on ioone või vabu elektrone. Neutraalsete gaasimolekulide ionisatsioon toimub kas toimel välised tegurid või laetud osakeste kokkupõrkest molekulidega.

Vedelate dielektrikute elektrijuhtivus on tihedalt seotud vedelate molekulide struktuuriga. Mittepolaarsetes vedelikes sõltub elektrijuhtivus dissotsieerunud lisandite, sealhulgas niiskuse olemasolust. Polaarsetes vedelikes ei määra elektrijuhtivust mitte ainult lisandid, vaid mõnikord ka vedeliku enda molekulide dissotsiatsioon. Voolutugevus vedelikus võib olla tingitud nii ioonide liikumisest kui ka suhteliselt suurte laetud kolloidosakeste liikumisest.

Tahkete ainete elektrijuhtivuse määrab nii dielektriku enda ioonide kui ka juhuslike lisandite ioonide liikumine ning mõnes materjalis võib selle põhjuseks olla vabade elektronide olemasolu. Elektrooniline elektrijuhtivus on kõige märgatavam tugevate elektriväljade korral.

Aatom- või molekulaarvõrega dielektrikutes seostatakse elektrijuhtivust ainult lisandite olemasoluga, nende erijuhtivus on väga madal.

SI-süsteemis mahutakistus ?v võrdne uuritavast materjalist mõtteliselt välja lõigatud 1 m servaga kuubi mahutakistusega (kui vool läbib kuubi, siis selle ühelt tahult vastasküljele), korrutatuna 1 m-ga.

Tasapinnalise materjaliproovi korral ühtlasel väljal arvutatakse ruumalatakistus (oomimeeter) valemiga

R-- proovi mahu takistus, Ohm;

S - elektroodi pindala, m 2;

h-- proovi paksus, m.

Erimahu juhtivus? mõõdetuna siemensis meetri kohta

Dielektrilised kaod (dielektrilised kaod) on võimsus, mis hajub dielektrikus, kui sellele rakendatakse elektrivälja ja põhjustab dielektriku kuumenemist. Dielektrikute kadusid täheldatakse nii vahelduvpinge kui ka konstantse pinge korral, kuna materjalis tuvastatakse juhtivuse tõttu läbivool.

Pideva pinge korral perioodilist polarisatsiooni ei toimu. Materjali kvaliteeti iseloomustavad erimahu ja pinnatakistuse väärtused. Vahelduvpinge korral on vaja kasutada mõnda muud materjali kvaliteedi tunnust, kuna sel juhul on lisaks läbivoolule ka täiendavaid põhjuseid, mis põhjustavad dielektrikus kadusid.

Elektriliselt isoleeriva materjali dielektrilisi kadusid saab iseloomustada võimsuse hajumisega ruumalaühiku kohta või erikadudega; sagedamini, et hinnata dielektriku võimet elektriväljas võimsust hajutada, kasutatakse dielektrilise kadu nurka ja ka selle nurga puutujat.

Vastuvõetamatult suured dielektrilised kaod elektriisolatsioonimaterjalis põhjustavad sellest valmistatud toote tugevat kuumenemist ja võivad põhjustada selle termilise hävimise. Isegi kui dielektrikule rakendatav pinge ei ole piisavalt suur, et põhjustada dielektriliste kadude tõttu vastuvõetamatut ülekuumenemist, võivad sel juhul suured dielektrikakad põhjustada olulist kahju, suurendades näiteks selle võnkeahela aktiivset takistust, milles see dielektrik ja sellest tulenevalt ka sumbumise suurus.

Kumm ja paber on polaarsete molekulidega molekulaarse struktuuriga orgaanilised dielektrikud. Nendel ainetel on nende loomupärase dipool-relaksatsioonipolarisatsiooni tõttu suured kaod. Kao puutuja tg ~ 0,03, tahkete osakeste kummi puhul kuni 0,25.

Klaasid, ioonse struktuuriga anorgaanilised kvaasiamorfsed ained, mis on mitmesuguste oksiidide komplekssed süsteemid. Selliste ainete dielektrilised kaod on seotud polarisatsiooni ja elektrijuhtivuse nähtusega. Elektrilised omadused sõltuvad suuresti nende koostisest. Kvartsklaasi puhul on kadude puutuja tg?~0,0002.

Vahud on rakulise struktuuriga materjalid, milles gaasilised täiteained on eraldatud üksteisest ja millest keskkond õhukesed kihid polümeerne sideaine. Epoksiidvaigul põhinevatel vahtudel on kadude puutuja tg ~ 0,025 - 0,035. Vahtpolüstüreeni baasil vahtplastid tg ~ 0,0004.

Seega on klaasilt oodata väiksemat elektrikadu.

Dielektrik, olles elektriväljas, kaotab elektriliselt isoleeriva materjali omadused, kui väljatugevus ületab teatud kriitilise väärtuse. Seda nähtust nimetatakse dielektriline purunemine või selle elektrilise tugevuse rikkumine. Pinge, mille juures toimub dielektriku purunemine, nimetatakse läbilöögipinge, ja väljatugevuse vastav väärtus -- dielektriline tugevus.

Läbilöögipinge on tähistatud U np ja seda mõõdetakse tavaliselt kilovoltides. Elektrilise tugevuse määrab läbilöögipinge, mis on seotud dielektriku paksusega läbilöögipunktis:

Kus h-- dielektri paksus

Praktilistel eesmärkidel on mugav dielektrikute elektrilise tugevuse arvväärtused saada, kui läbilöögipinget väljendatakse kilovoltides ja dielektriku paksus on millimeetrites. Siis on elektritugevus kilovoltides millimeetri kohta. Arvväärtuste salvestamiseks ja SI-ühikutele üleminekuks saate kasutada mõõtühikut MV/m:

Vedelatel dielektrikutel on tavatingimustes suurem elektriline tugevus kui gaasidel. Äärmiselt puhtaid vedelikke on äärmiselt raske saada. Vedelate dielektrikute püsivad lisandid on vesi, gaasid ja tahked osakesed. Lisandite olemasolu määrab peamiselt vedelate dielektrikute lagunemise nähtuse ja tekitab suuri raskusi nende ainete lagunemise täpse teooria loomisel.

Elektrilise purunemise teooriat saab rakendada vedelikele, mis on maksimaalselt puhastatud lisanditest. Suure elektrivälja tugevuse korral võivad metallelektroodidelt elektronid välja paisata ja nagu gaaside puhul, võivad vedeliku enda molekulid laetud osakestega kokkupõrgete tõttu hävida. Sel juhul on vedela dielektriku suurenenud elektriline tugevus võrreldes gaasilise dielektrikuga tingitud palju lühemast elektronide keskmisest vabast teest. Gaasisulguseid sisaldavate vedelike lagunemine on seletatav vedeliku lokaalse ülekuumenemisega suhteliselt kergesti ioniseeruvates gaasimullides eralduva energia tõttu, mis viib elektroodide vahele gaasikanali moodustumiseni. Vesi üksikute väikeste tilkade kujul trafoõlis normaalsel temperatuuril väheneb oluliselt E jne. Pika elektrivälja mõjul polariseeruvad tugevalt dipoolne vedeliku sfäärilised veepiisad, omandavad ellipsoidide kuju ja tekitavad vastasotstest teineteise poole tõmbudes elektroodide vahele suurenenud juhtivusega ahelaid, mida mööda tekib elektriline rike.

Põletatud portselani tihedus on 2,3-2,5 Mg/m 3 . Lõplik tugevus surves 400-700 MPa, pinges 45-70 MPa, paindes 80-150 MPa. Millest on näha, et pressis töötades on portselani mehaaniline tugevus suurem.

Erinevate materjalide kaitseomadusi suure energiaga korpuskulaar- ja lainekiirguse suhtes saab mugavalt iseloomustada kümnekordse sumbumiskihi mõistega, s.o. ainekihi paksus, pärast läbimist nõrgeneb kiirguse intensiivsus kümme korda. See omadus lihtsustab oluliselt kaitseelementide arvutamist. Näiteks 100-kordseks nõrgenemiseks on vaja võtta kaitseaine paksus, mis võrdub kahe kümnekordse nõrgenemise kihiga. Ilmselgelt P kümnekordne sumbumiskiht vähendab kiirguse intensiivsust 10n korda.

Kvantenergia neeldumine aine poolt sõltub selle aine tihedusest. Nendest ainetest on pliil suurim tihedus. 1 MeV kvantkiirguse neelamiseks peaks plii paksus olema ~ 30 mm, teras ~ 50 mm, betooni ~ 200 mm, vee paksus 400 mm. Seega on plii kümnekordne sumbumiskihi paksus kõige väiksem.

Elektrotehnikas praktiliselt kasutatavad tahked juhtivad materjalid on metallid ja nende sulamid. Nende hulgast paistavad silma eritakistusega kõrge juhtivusega metallid? normaaltemperatuuril mitte üle 0,05 μΩ * m ja suure takistusega sulamid, millel on eritakistus? normaaltemperatuuril mitte vähem kui 0,3 μΩ * m Kõrge juhtivusega metalle kasutatakse juhtmete, kaablite juhtide, elektrimasinate mähiste jaoks. Selliste metallide hulka kuuluvad vask (0,017 μΩ * m), hõbe (0,016 μΩ * m) alumiinium (0,028 μΩ * m)

Suure takistusega metalle ja sulameid kasutatakse elektrikeriste takistite, hõõglampide hõõgniitide valmistamiseks. Suure vastupidavusega metallid ja sulamid on manganiin (0,42–0,48 μΩ * m), konstantaan (0,48–0,52 μΩ * m), kroomi-nikli sulamid (1,1–1,2 μΩ * m), kroom-alumiinium (1,2–1,5 * μOhm). ), elavhõbe, plii, volfram.

1911. aastal uuris Hollandi füüsik H. Kamerliig-Onnes metallide elektrijuhtivust väga madalatel temperatuuridel, mis lähenesid absoluutsele nullile. Ta leidis, et jahutamisel temperatuurini, mis on ligikaudu võrdne heeliumi veeldamise temperatuuriga, langeb külmunud elavhõbeda rõnga takistus järsku, järsu hüppega, äärmiselt väikese, mõõdetava väärtuseni. Selline nähtus, s.o. nimetati peaaegu lõpmatu erijuhtivusega aine olemasolu ülijuhtivus. Temperatuur T KOOS , jahutamisel läheb aine ülijuhtivasse olekusse, - ülijuhtiva ülemineku temperatuur. Ained, mis lähevad ülijuhtivasse olekusse ülijuhid.

Ülijuhtivuse nähtus on tingitud asjaolust, et ülijuhtivas vooluringis indutseeritud elektrivool ringleb pikka aega (aastaid) mööda seda vooluringi ilma selle tugevuse märgatava vähenemiseta ja pealegi ilma igasuguse energiavarustuseta. väljastpoolt.

Praeguseks on teada juba 35 ülijuhtivat metalli ning üle tuhande ülijuhtiva sulami ja erinevate elementide keemiliste ühendite. Samas palju aineid, ka väga väikese väärtusega aineid? normaaltemperatuuril ei saanud metallid nagu hõbe, vask, kuld, plaatina ja teised, praegusel ajal saavutatud madalaimal temperatuuril (umbes millikelvin) ülijuhtivasse olekusse üle kanda.

Praktikas kasutatavad pooljuhid võib jagada lihtne pooljuhid (nende põhikoostise moodustavad ühe keemilise elemendi aatomid) ja komplekssed pooljuhtide kompositsioonid, mille põhikoostise moodustavad kahe või enama keemilise elemendi aatomid. Hetkel ka õpitakse klaaskeha Ja vedel pooljuhid. Lihtne pooljuhid on: boor, räni, germaanium, fosfor, arseen, seleen, väävel, telluur, jood. keeruline pooljuhid on perioodilisustabeli erinevate rühmade elementide ühendid, mis vastavad üldvalemid A IV B, IV (näiteks SiC), A III B V (InSb, GaAs, GaP), A II B IV (CdS, ZnSe), samuti mõned oksiidid (CU 2 O). TO pooljuhtide kompositsioonid võib omistada materjale, mille ränikarbiidist ja grafiidist on pooljuhtiv või juhtiv faas, mis on ühendatud keraamilise või muu sidemega.

Kaasaegses tehnoloogias on erilise tähtsuse omandanud räni, germaanium ja osaliselt seleen, mida kasutatakse dioodide, trioodide ja muude pooljuhtseadmete valmistamisel.

Termistorid (termistorid) valmistatakse keraamilise tehnoloogia abil varraste, plaatide või tablettide kujul. Termistoride takistus ja muud omadused sõltuvad mitte ainult koostisest, vaid ka tera suurusest tehnoloogiline protsess valmistamine: rõhk pressimisel (kui pooljuht võetakse pulbri kujul) ja põletustemperatuurid. Termistoreid kasutatakse mõõtmiseks, temperatuuri reguleerimiseks ja termiliseks kompenseerimiseks, pinge stabiliseerimiseks, impulsskäivitusvoolude piiramiseks, vedelike soojusjuhtivuse mõõtmiseks, kontaktivabade reostaatide ja vooluajareleedena.

Curie-punktiga pooljuhtkeraamikast valmistatakse termistoreid, mis erinevad kõigist teistest termistoridest selle poolest, et neil pole kitsas temperatuurivahemikus (umbes) mitte negatiivne, vaid väga suur positiivne temperatuuritegur (üle + 20% / K). 10 °C). Neid termistore nimetatakse posistorid. Need on valmistatud väikese paksusega ketaste kujul ja on ette nähtud temperatuuri reguleerimiseks ja reguleerimiseks, kasutamiseks tulekahjusignalisatsioonisüsteemides, mootorite kaitsmiseks ülekuumenemise eest, voolude piiramiseks, vedelike ja gaaside voolu mõõtmiseks.

Pooljuhtoksiide kasutatakse peamiselt suure negatiivse temperatuuriteguriga termistoride valmistamiseks [--(Z-4)% / K].

Arvutitehnoloogia salvestusseadmete jaoks kasutatakse ferriite, millel on ristkülikukujuline hüstereesisilmus. Seda tüüpi toodete peamine parameeter on hüstereesi ahela K p ruudusustegur, mis on jääkinduktsiooni W t ja maksimaalse induktsiooni B max suhe.

Kp \u003d W / Vmax

Trafosüdamike valmistamiseks kasutatakse pehmeid magnetmaterjale üksteisest eraldatud õhukeste lehtede komplektina. Selline trafo südamiku konstruktsioon võib märkimisväärselt vähendada pöörisvoolukadusid (Foucault voolud).

Kõva magnetilisi materjale kasutatakse peamiselt püsimagnetite valmistamiseks.

Kõvade magnetiliste materjalide koostise, oleku ja saamise meetodi järgi jagunevad:

1) legeeritud martensiiterased,

2) valada kõvasid magnetsulameid,

3) pulbermagnetid,

4) kõvad magnetferriidid,

5) plastiliselt deformeeruvad sulamid,

6) magnetlindid.

Püsimagnetite materjalide omadused on sundjõud, jääkinduktsioon ja magneti poolt välisruumi eraldatav maksimaalne energia. Püsimagnetite materjalide magnetiline läbilaskvus on madalam kui pehmete magnetiliste materjalide puhul ja mida suurem on sundjõud, seda väiksem on magnetiline läbilaskvus.

Kõige lihtsam ja taskukohasem materjal püsimagnetite valmistamiseks on legeeritud martensiiterased. Need on legeeritud volframi, kroomi, molübdeeni, koobalti lisanditega. Martensiitsete teraste W max väärtus on 1--4 kJ/m 3 . Selliste teraste magnetilised omadused on martensiiteraste puhul tagatud pärast igale teraseklassile omast kuumtöötlust ja viietunnist konstruktsiooni stabiliseerimist keevas vees. Martensiiterased hakati kasutama püsimagnetite tootmiseks enne kõiki muid materjale. Praegu on nende kasutamine nende madalate magnetiliste omaduste tõttu piiratud, kuid neist ei ole täielikult loobutud, kuna need on odavad ja neid saab töödelda metalli lõikamismasinatel.

Tööks kõrgsageduspaigaldistes on sobivaim materjal magnetiliselt kõva ferriit (baariumferriit). Erinevalt pehmetest magnetilistest ferriitidest ei ole sellel mitte kuubikujuline, vaid kuusnurkne üheteljelise anisotroopiaga kristallvõre. Baariumferriitmagnetite sundjõud on kuni 240 kA/m, kuid jääkinduktsiooni 0,38 T ja salvestatud magnetenergia 12,4 kJ/m 3 poolest jäävad nad alla Alni süsteemi sulamitele. Baariumferriidi eritakistus on 10 4 - 10 7 Ohm * m, s.o. miljoneid kordi suurem kui valumetalli kõvade magnetsulamite eritakistus.

Metallist plastist magnetid (üsna madalate magnetiliste omadustega) on suure elektritakistusega ja sellest tulenevalt väikese magnetkao puutujaga, mis võimaldab neid kasutada ka kõrgendatud sagedusega vahelduva magnetväljaga seadmetes.

Elektrimaterjalide kasutamine elektrienergia, elektri- ja raadioelektroonikaseadmete komponentidena Elektrimaterjalid on juhtivate, elektrit isoleerivate, magnetiliste ja pooljuhtmaterjalide kombinatsioon, mis on loodud töötama elektri- ja magnetväljades. Siia kuuluvad ka peamised elektritooted: isolaatorid, kondensaatorid, juhtmed ja mõned pooljuhtelemendid. Elektrimaterjalid kaasaegses elektrotehnikas hõivavad ühe peamise koha. Kõik teavad, et elektrimasinate, -aparaatide ja elektripaigaldiste töökindlus sõltub peamiselt sobivate elektrimaterjalide kvaliteedist ja õigest valikust. Elektrimasinate ja -aparaatide avariide analüüs näitab, et enamik neist toimub koosneva elektriisolatsiooni rikke tagajärjel.Vähem elektrotehnika jaoks pole magnetmaterjalid. Elektrimasinate ja trafode energiakaod ja mõõtmed on määratud magnetmaterjalide omadustega. Elektrotehnikas üsna olulise koha hõivavad pooljuhtmaterjalid ehk pooljuhid. Selle materjalirühma arendamise ja uurimise tulemusena on loodud erinevaid uusi seadmeid, mis võimaldavad edukalt lahendada mõningaid elektrotehnika probleeme.Ratsionaalse elektriisolatsiooni-, magnet- ja muude materjalide valikuga on võimalik luua elektriseadmeid, mis on töökindlad väikeste mõõtmete ja kaaluga. Kuid nende omaduste realiseerimiseks on vaja teadmisi kõigi elektrimaterjalide rühmade omadustest Juhtmaterjalid Sellesse materjalide rühma kuuluvad metallid ja nende sulamid. Puhtal metallidel on madal takistus. Erandiks on elavhõbe, millel on üsna suur takistus. Sulamitel on ka kõrge takistus. Puhtaid metalle kasutatakse mähise- ja kinnitusjuhtmete, kaablite jms valmistamisel. Juhtmete ja lintide kujul olevaid juhtmesulameid kasutatakse reostaatides, potentsiomeetrites, lisatakistustes jne. Elektriisolatsioonimaterjalid Signaali filtreerimine häirete taustal. Filtreerimise ülesanded ja meetodid Elektrifilter on passiivne nelja terminaliga võrk, mis edastab olulise nõrgenemiseta või võimendusega teatud sagedusriba elektrisignaale ning sellest sagedusalast väljapoole jäävaid võnkeid suure sumbumisega. Selliseid seadmeid kasutatakse kasulike signaalide eraldamiseks häirete taustal. Elektriisolatsioonimaterjalid ehk dielektrikud on materjalid, millega isoleeritakse, see tähendab, et need takistavad elektrivoolu lekkimist mis tahes juhtivate osade vahel, mis on erineva elektripotentsiaaliga. Dielektrikutel on väga kõrge elektritakistus. Keemilise koostise järgi jagunevad dielektrikud: orgaanilised ja anorgaanilised. Kõigi orgaaniliste dielektrikute molekulide põhielement on süsinik. Anorgaanilistes dielektrikutes pole süsinikku. Suurima kuumakindlusega on anorgaanilised dielektrikud (vilgukivi, keraamika jne.) Valmistamisviisi järgi eristatakse looduslikke (looduslikke) ja sünteetilisi dielektrikuid. Sünteetilisi dielektrikuid saab luua etteantud elektriliste ja füüsikalis-keemiliste omaduste komplektiga, seetõttu kasutatakse neid laialdaselt elektrotehnikas Elektriisolatsioonilakid ja emailid Lakid on kilet moodustavate ainete lahused: vaigud, bituumenid, kuivatusõlid, tsellulooseetrid või nende materjalide koostised orgaanilistes lahustites. Laki kuivatamise käigus aurustuvad sellest lahustid ning lakipõhjas toimuvad füüsikalis-keemilised protsessid, mille tulemusel moodustub lakikile. Elektriisolatsioonilakid jagunevad kasutusotstarbe järgi immutus-, katte- ja liimlakkideks.Immutuslakke kasutatakse elektrimasinate ja -aparaatide mähiste immutamiseks, et fikseerida nende pöördeid, tõsta mähiste soojusjuhtivust ja tõsta nende niiskuskindlust. . Kattelakid võimaldavad luua mähiste või plast- ja muude isoleerivate osade pinnale kaitsvaid niiskuskindlaid, õlikindlaid ja muid katteid. Liimlakid on ette nähtud vilgulehtede omavaheliseks või paberi ja kangastega liimimiseks, et saada vilgukivist elektriisolatsioonimaterjale (mikaniidid, vilgupael jne.) Elektriisolatsiooniühendid Ühendid on isoleerühendid, mis on kasutamise ajal vedelad ja siis karastada. Ühendid ei sisalda lahusteid. Vastavalt nende otstarbele jagunevad need kompositsioonid immutamiseks ja täidiseks. Neist esimest kasutatakse elektrimasinate ja -aparaatide mähiste immutamiseks, teist - kaablikarpide õõnsuste täitmiseks, samuti elektrimasinate ja -seadmete tihendamiseks. . Klaaskiudude eeliseks taimsete ja asbestikiudude ees on nende sile pind, mis vähendab niiskuse imendumist õhust. Klaaskangaste ja -lintide kuumakindlus on kõrgem kui asbestiga Elektriisolatsiooniga lakitud kangad (lakitud kangad) Lakitud kangaste peamised kasutusvaldkonnad on: elektrimasinad, madalpingeaparaadid ja -seadmed. Lakitud kangaid kasutatakse painduvate mähiste ja soonte isolatsiooniks, samuti erinevaid elektriisolatsiooni tihendeid Plastmassid Plastmassid (plastmassid) on tahked materjalid, mis omandavad teatud valmistamisetapis plastilised omadused ja sellises olekus saab etteantud kujuga tooteid valmistada. neilt saadud. Need materjalid on komposiitained, mis koosnevad sideainest, täiteainetest, värvainetest, plastifikaatoritest ja muudest komponentidest. Plasttoodete tootmise lähtematerjalideks on pressimispulbrid ja pressmaterjalid. Kuumakindluse poolest on plastid termoreaktiivsed ja termoplastsed.elektrilised omadused, mis on põhjustatud suurest pooride arvust ja raudoksiidide olemasolust. See nähtus lubab mineraalseid dielektrikuid kasutada ainult madalpingeseadmetes Vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid Need materjalid koosnevad vilgukivilehtedest, mis on kokku liimitud mingisuguse vaigu või kleepuva lakiga. Liimitud vilgukivimaterjalide hulka kuuluvad mikaniidid, mikafolium ja vilgukiviteibid. Liimitud vilgumaterjale kasutatakse peamiselt kõrgepinge elektrimasinate (generaatorid, elektrimootorid) mähiste isoleerimiseks, samuti madalpinge masinate ja rasketes tingimustes töötavate masinate isoleerimiseks.jäätmete kogus. Nende kasutamine võimaldab saada uusi elektriisolatsioonimaterjale - vilgukivi. Sellised materjalid on valmistatud vilgukivist paberist, mis on eelnevalt töödeldud mingi liimiga (vaigud, lakid). Tahked või painduvad vilgukivist elektriisolatsioonimaterjalid saadakse vilgupaberist kleepuvate lakkide või vaikudega liimimise ja sellele järgneva kuumpressimise teel. Elektrokeraamilised materjalid ja klaasid Elektrokeraamilised materjalid jagunevad 3 rühma: materjalid, millest valmistatakse isolaatoreid (isolaatorkeraamika), materjalid, millest valmistatakse kondensaatoreid (kondensaatorikeraamika) ja ferrokeraamilised materjalid, millel on ebatavaliselt kõrge dielektrilise konstandi ja piesoelektrilise efekti väärtus. Viimaseid on kasutatud raadiotehnikas Magnetmaterjalid Pehmeid magnetmaterjale kasutatakse trafode, elektrimasinate ja -aparaatide magnetahelate, magnetekraanide ja muude seadmete valmistamiseks, kus on vajalik magnetiseerimine madala energiakadudega. püsimagnetite tootmine Yu.S. Kozlov . MATERJALITEADUS. - M .: "Agar", Peterburi, "Lan", 1999.