Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры

С другой стороны и узко специальный, и широкий интерес представляет содержание главы 19, посвященная газопроницаемости полимеров. А главы 3-7, особенно в последнем издании этой книги, знакомят студентов и специалистов с физическими свойствами полимеров и физическими методами исследований полимерных материалов.

Резюмируя содержание этой главы, можно сказать, что по любому из специфических св

ойств функциональных полимеров и композиций существует огромный объем информации.

Однако, в большинстве случаев эта информация изложена в специальных часто мало тиражных изданиях, рассчитанных на аудиторию в лице будущих узких специалистов не способных в результате в своей будущей педагогической и профессиональной деятельности, охватить проблемы создания таких материалов в целом. Если говорить о педагогике, это проблемы неумения использовать инструмент установления внутри и межпредметных связей для получения учащимися более полного представления об изучаемом объекте, а для специалиста научного работника необходимость (для роста) переучивания, переквалификации и т.д.

Настоящая глава посвящена описанию занятий подготовленных и проведенных в рамках настоящей квалификационной работы с магистрами 1 года обучения, в рамках изучения дисциплины "физико-химические основы создания композиционных материалов".

Отметим, что эта дисциплина для будущих магистров-экологов введена в программу впервые (студенты-полимерщики изучали ее раньше). И электроактивные материалы находятся в этом специальном курсе лишь в качестве примера композиционно функционального материала. При подготовке к лекции внимание уделялось определению того, что такое пьезоэлектрики и пироэлектрические материалы, какие бывают полимерные и композиционные электроактивные материалы. Само содержание проведенных лекционных и семинарских занятий указывает на межпредметный характер обсуждавшихся вопросов. Другой, не менее важный фактор - практическое использование таких материалов, в том числе в решении экологических проблем.

Перед началом лекции краткий опрос в виде тестов, для выяснения исходного состояния знаний

1. Электрет-это

а) диэлектрик, имеющий на поверхности электрические заряды, длительно сохраняющиеся во времени.

б) диэлектрик, имеющий на поверхности электрические заряды, не сохраняющиеся во времени.

в) диэлектрик, не имеющий на поверхности электрические заряды.

г) затрудняюсь ответить.

2. Пьезоэлектричеством называется:

а) генерирование диэлектриками электрических зарядов при их механической деформации.

б) механическая деформация диэлектриков при приложении внешнего электрического поля.

в) изучение полимеров, заключающееся в получении электрета.

г) затрудняюсь ответить.

3. К важнейшим характеристикам электретов относятся:

а) поверхностная плотность зарядов.

б) время ее релаксации.

в) дипольная ориентация.

г) затрудняюсь ответить.

4. Сущность компенсационного метода заключается:

а) в измерении напряжения, подаваемого на электроды для компенсации электрического поля.

б) в измерении напряжения на образцовом конденсаторе.

в) в термомагнитной обработке диэлектрика.

г) затрудняюсь ответить.

5. Сущность метода подъемного электрода заключается:

а) в измерении напряжения на образцовом конденсаторе, соединенном с подвижным электродом, на котором индуцируется заряд от заряженной поверхности электрета.

б) в измерении напряжения, подаваемого на электроды для компенсации электрического поля.

в) в термомагнитной обработке диэлектрика без воздействия электрического поля.

г) затрудняюсь ответить.

6. Простейшим способом измерения распределения зарядов в объеме является:

а) качественные методы.

б) метод подъемного электрода

в) метод последовательного срезания поверхностных слоев при низких температурах.

г) затрудняюсь ответить.

7. ЭТА называют:

а) метод изучения полимеров, заключающийся в получении электрета и последующем измерении разрядных токов во времени при программируемом нагревании.

б) метод последующего срезания поверхностных слоев при низких температурах.

в) метод определения поверхностной плотности зарядов.

г) затрудняюсь ответить.

8. Прямой пьезоэлектрический эффект заключается:

а) в измерении напряжения на образцовом конденсаторе.

б) в возникновении электрических зарядов на поверхности диэлектрика и электрической поляризации внутри него при воздействии механических нагрузок или деформаций δ.

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

г) затрудняюсь ответить.

Лекция на тему: "Электретные свойства полимеров. Пьезоэлектрические свойства полимеров. "

Электретные свойства полимеров

Электрет - это диэлектрик, имеющий на поверхности электрические заряды, длительно сохраняющиеся во времени. Электретные свойства полимеров тесно связаны с электростатическими свойствами, и, по существу, их можно было бы рассматривать вместе. Однако в процессе развития науки об электретах оказалось, что для разработки электретов с высокими параметрами теория электростатических свойств диэлектриков может быть использована только весьма ограниченно, и наоборот именно развитие науки об электретах внесло свой вклад в развитие представлений об электростатических явлениях в диэлектриках. В процессе исследований электретов было найдено так много нового, что оправдано рассмотрение электретных свойств отдельно от электростатических, тем более, что электростатические свойства рассматриваются преимущественно как нечто отрицательное, мешающее производственным процессам, приводящее к пожарам, браку, а электретные - как положительные характеристики, обусловливающие пригодность диэлектрика для изготовления изделий.

Если электростатические заряды возникают преимущественно случайно, то электретные - в результате специальной обработки диэлектрика. В зависимости от технологии получения существуют различные типы электретов:

Термоэлектреты - получают охлаждением предварительно нагретых диэлектриков в электрическом поле высокой напряженности до температур ниже температуры стеклования или отверждения;

криоэлектреты - получают высушиванием раствора диэлектрика в электрическом поле (без предварительного нагревания);

радиационные электреты - получают облучением диэлектриков заряженными частицами (электронами, протонами), а также нейтральными частицами или γ-излучением при одновременном или последующем воздействии постоянного электрического поля;

короноэлектреты - получают заряжением в коронном разряде при нагревании или без нагревания;

электроэлсктреты - получают воздействием (без нагревания) на диэлектрик постоянного электрического поля с напряженностью, близкой к пробивной;

хемоэлектреты - получают химическим сшиванием (вулканизацией) полимерных диэлектриков в электрическом поле или полимеризацией в электрическом поле;