Ферроэлектрет
Ферроэлектрет свойства после , также известный как пьезоэлектрет , представляет собой тонкую пленку из пенопласта , проявляющую пьезоэлектрические и пироэлектрические электрического заряда. Ферроэлектретные пены обычно состоят из ячеистой полимерной структуры, наполненной воздухом. Полимерно-воздушные композиты эластично-мягкие благодаря высокому содержанию воздуха, а также размеру и форме полимерных стенок. Их эластично-мягкая композитная структура является важным ключом к принципу работы ферроэлектретов, помимо постоянного улавливания электрических зарядов внутри полимерных пустот. Упругие свойства допускают большие деформации электрически заряженных пустот. Однако композитная структура также может ограничивать стабильность и, следовательно, диапазон применения. [ 1 ]
Как это работает
[ редактировать ]Наиболее распространенным эффектом, связанным с ферроэлектретами, является прямое и обратное пьезоэлектричество, но в этих материалах эффект проявляется иначе, чем соответствующий эффект в сегнетоэлектрических полимерах . В сегнетоэлектрических полимерах напряжение в 3-м направлении в основном уменьшает расстояние между молекулярными цепями из-за относительно слабых ван-дер-ваальсовых и электростатических взаимодействий между цепями по сравнению с сильными ковалентными связями внутри цепи. Таким образом, уменьшение толщины приводит к увеличению дипольной плотности и, следовательно, к увеличению зарядов на электродах, что приводит к отрицательному коэффициенту d33 из-за дипольной плотности (или вторичного) пьезоэлектричества. В ячеистых полимерах (ферроэлектретах) напряжение в 3-м направлении также уменьшает толщину образца. Уменьшение толщины происходит преимущественно в пустотах, макроскопические дипольные моменты уменьшаются, а также уменьшаются заряды электродов, что дает положительное значение d33 (собственное или прямое (квази) пьезоэлектричество). [ 2 ] [ 3 ]
Новые возможности
[ редактировать ]В последние годы были разработаны альтернативы ферроэлектретам из ячеистой пены. В новых полимерных системах необходимые полости формируются, например, с помощью штампов, шаблонов, лазерной резки и т.п. Термоформование слоистых систем из электретных пленок привело к получению термически более стабильных ферроэлектретов. [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
Примечания
[ редактировать ]- ^ Меллингер, Аксель; Вегенер, Майкл; Виргес, Вернер; Маллепалли, Раджендар Редди; Герхард-Мультаупт, Реймунд (2006). «Термическая и временная стабильность ферроэлектретных пленок, изготовленных из композитов сотового полипропилена и воздуха». Сегнетоэлектрики . 331 (1): 189–199. дои : 10.1080/00150190600737933 . ISSN 0015-0193 . S2CID 120418324 .
- ^ Линднер, М.; Хойсльбауэр, Х.; Шводиауэр, Р.; Бауэр-Гогоня, С.; Бауэр, С. (2004). «Заряженные ячеистые полимеры с «сегнетоэлектрическим» поведением». Транзакции IEEE по диэлектрикам и электроизоляции . 11 (2): 255–263. дои : 10.1109/TDEI.2004.1285895 . ISSN 1070-9878 . S2CID 25113767 .
- ^ Хилленбранд, Иоахим; Сесслер, Герхард М. (2004). «Высокочувствительные пьезоэлектрические микрофоны на основе многослойных ячеистых полимерных пленок (Л)» . Журнал Акустического общества Америки . 116 (6): 3267–3270. Бибкод : 2004ASAJ..116.3267H . дои : 10.1121/1.1810272 . ISSN 0001-4966 .
- ^ РСК Альтафим; ХК Бассо; РЭП Альтафим; Л. Лима; резюме де Акино; ЛГ Нето; Р. Герхард-Мультаупт (2006). «Пьезоэлектреты из термоформованных пузырьковых структур фторполимерно-электретных пленок». Транзакции IEEE по диэлектрикам и электроизоляции . 13 (5): 979–985. дои : 10.1109/TDEI.2006.247822 . S2CID 22658706 .
- ^ Чжан, X.; Хилленбранд, Дж.; Сесслер, генеральный директор (2007). «Сегнетоэлектреты повышенной термической устойчивости из наплавленных слоев фторуглерода». Журнал прикладной физики . 101 (5): 054114–054114–8. Бибкод : 2007JAP...101e4114Z . дои : 10.1063/1.2562413 . ISSN 0021-8979 .
- ^ Альтафим, Руй Альберто Пизани; Цю, Сюньлинь; Виргес, Вернер; Герхард, Реймунд; Альтафим, Руй Альберто Корреа; Бассо, Эйтор Кюри; Дженнингер, Вернер; Вагнер, Иоахим (2009). «Фторэтиленпропиленовые пьезоэлектреты на основе шаблонов с трубчатыми каналами для преобразователей». Журнал прикладной физики . 106 (1): 014106–014106–5. Бибкод : 2009JAP...106a4106A . дои : 10.1063/1.3159039 . ISSN 0021-8979 . S2CID 122627574 .
Ссылки
[ редактировать ]- Герхард-Мультаупт, Р. (2002). «Меньше может значить больше. Отверстия в полимерах ведут к новой парадигме пьезоэлектрических материалов для электретных преобразователей». Транзакции IEEE по диэлектрикам и электроизоляции . 9 (5): 850–859. дои : 10.1109/TDEI.2002.1038668 . ISSN 1070-9878 .
- Бауэр, Зигфрид; Герхард-Мультаупт, Реймунд; Сесслер, Герхард М. (2004). «Фероэлектреты: мягкие электроактивные пены для преобразователей». Физика сегодня . 57 (2): 37–43. Бибкод : 2004ФТ....57б..37Б . дои : 10.1063/1.1688068 . ISSN 0031-9228 .
- Вегенер, Майкл; Бауэр, Зигфрид (2005). «Микробури в клеточных полимерах: путь к мягким пьезоэлектрическим преобразовательным материалам с специально разработанными макроскопическими диполями». ХимияФизХим . 6 (6): 1014–1025. дои : 10.1002/cphc.200400517 . ISSN 1439-4235 . ПМИД 15887192 .
- Бауэр, С. (2006). «Пьезо-, пиро- и ферроэлектреты: мягкие преобразовательные материалы для электромеханического преобразования энергии». Транзакции IEEE по диэлектрикам и электроизоляции . 13 (5): 953–962. дои : 10.1109/TDEI.2006.247819 . S2CID 34332152 .