Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры

1-образец с электродами.2 - баллистический гальванометр; 3-шунт гальванометра: 4 - переключатель; 5 - источник постоянного напряжения; С0-образцовый конденсатор; V-вольтметр; R-потенциометр.

Модуль d31 можно измерять также с помощью электрометров-статических вольтметров. Сущность метода заключается в измерении разности потенциалов на поверхности образца при статическом сжатии.

Статическ

ий пьезомодуль при растяжении. Метод определения d3l состоит в измерении разности потенциалов на обеих сторонах образцов при их растяжении при статическом нагружении. Статическая нагрузка может прикладываться внезапно (навешиванием груза) или постепенно (растягиванием образца на разрывной машине).

Рис.6. Схема установки для измерения пьезомодуля dnпри всестороннем сжатии (сжатым воздухом): 1-образец; 2-электродное устройство; 3-камера; 4 - манометр; 5 - электрометр.

Статический пьезомодуль при всестороннем сжатии. Установка для определения статического пьезомодуля при всестороннем сжатии показана на рис.6. Она состоит из термокриокамеры и вольтметра-электрометра. Камера имеет герметично закрывающуюся крышку, снабженную резиновой прокладкой, патрубок для подачи сжатого воздуха, манометр. вводы с изоляцией из политетрафторэтилена. Электрометр соединяется с камерой экранированным кабелем, имеющим высококачественную изоляцию из полиэтилена. Входное сопротивление вольтметра-электрометра (ВК 2-16, В 7-30) не менее 10'5 Ом.

Динамические методы исследования

Одним из существенных недостатков методов исследования пьезоэлектрических свойств полимеров является то, что при измерениях моделируются условия, которые не соответствуют реальным, так как полимерные пьезоэлементы используются для обнаружения и воспроизведения сигналов при более высоких частотах (так, в микрофонах, гидрофонах фиксируются колебания частоты 102 - 10sГц). Кроме того, при статических испытаниях основную роль играют медленно протекающие процессы, например поляризация Максвелла Вагнера, а также возможны локальные изменения температуры, приводящие к пироэффекту, что вносит дополнительный вклад в измеряемый пьезомодуль. Простейший прибор для определения пьезоэлектрических свойств в динамических условиях представляет собой звукоизолированную камеру, в которой помещен генератор (динамик) и образцовый, предварительно отградуированный, измерительный микрофон, измеряющий интенсивность генерируемого сигнала. Рядом с микрофоном помещают измеряемый образец пьезополимера, снабженный электродами и выводами. Фактически измеряется чувствительность пьезоэлемента как микрофона

Пироэлектрические свойства полимеров

Пироэлектрические свойства характеризуют способность диэлектрика к возникновению разности потенциалов (пиротока) при изменении температуры. Возникновение пироэлектричества в полимерных пьезоэлектриках обусловлено преимущественно изменением геометрических размеров образцов вследствие теплового расширения при нагревании и соответственно изменением поверхностной плотности зарядов в результате изменения плотности поляризации (остаточной).

Пироэлектрические свойства полимерных пьезоэлектриков определяют обычно двумя методами - статическим и динамическим.

Статический метод заключается в измерении пиротока (К/с) при нагревании предварительно поляризованного пьезополимера с постоянной скоростью. Аппаратура для проведения измерений та же, что и для измерения тока термостимулированной деполяризации. Для того чтобы исключить деполяризационную составляющую, ток измеряют несколько раз (не менее трех) в одном и том же температурном интервале, нагревая и охлаждая образец (например, от 20 до 70 'С). Пирокоэффициенг (Кл/см2К) рассчитывают по формуле: р = i/b.

Динамический метод заключается в измерении сигнала переменного напряжения от обкладок конденсатора - тонкого образца, на одну сторону которого (покрытую коллоидным графитом для лучшего поглощения тепла) воздействуют тепловые импульсы постоянной частоты (они настолько малы, что почти не изменяют температуру образца). Импульсы подаются обычно от луча лазера, перекрываемого периодически вращающейся крыльчаткой. Переменный ток от образца усиливается избирательным усилителем переменного тока, настроенным на частоту импульсов. Показания усилителя фиксируются. Для градуировки прибора используют образец с известным пирокоэффициентом, определенным, например, статическим методом.

После проведенной лекции, опрос в виде тестов, …

1. Электретные заряды возникают:

а) спонтанно.

б) в результате специальной обработки диэлектрика.

в) в результате прессования диэлектрика.

г) затрудняюсь ответить.

2. Стабильность электретных зарядов обеспечивается:

а) наличием противозарядов на противоположно заряженной поверхности или на электродах, находящихся вблизи заряженной поверхности.

б) низкой электропроводностью электретных материалов.

в) большим временем релаксации дипольной ориентации.

г) затрудняюсь ответить.

3. Недостаток метода подъемного электрода заключается:

а) при опускании верхнего электрода и его последующем отрыве от поверхности электрета происходят разряды между поверхностью электрета и электродом.

б) образование дополнительных зарядов вследствие разрыва контакта.

в) загрязнение поверхности электрета.

г) затрудняюсь ответить

4. Для определения распределения зарядов по поверхности используют:

а) компенсационный метод.

б) качественные и количественные методы.

в) метод подъемного электрода.

г) затрудняюсь ответить

5. Для определения распределения заряда в объеме используют:

а) метод теплового импульса.

б) количественный метод.

в) компенсационный метод.

г) затрудняюсь ответить.

6. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается:

а) в измерении напряжения на образцовом конденсаторе.

б) в возникновении электрических зарядов на поверхности диэлектрика и электрической поляризации

в) в возникновении деформаций диэлектрика при приложении к нему электрической разности потенциалов.

г) затрудняюсь ответить.

7. Пьезоэлектрическая константа деформации, равна:

а) е = (∂P/∂δ)

б) е = (∂δ/∂P)

в) е = (∂P)

г) затрудняюсь ответить.