Электреты и их применение

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. Р. Е. АЛЕКСЕЕВА»

Институт физико-химических технологий и материаловедения

Кафедра «Нанотехнологии и биотехнологии»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине: «Физика конденсированного состояния»

на тему: «Электреты и их применение»

Студент Силиверстова О.В.

г. Нижний Новгород, 2018

Содержание

• Введение
• 1. История открытия электретного эффекта
• 2. Сравнительная характеристика электретов и магнитов
• 3. Причина существования внешнего поля электрета
• 4. Методы получения электретов
• 4.1 Метод термоэлектрирования
• 4.2 Метод коронного разряда
• 4.3 Метод электретирования электронным пучком
• 5. Применение электретов
• 5.1 Применение электретов в электроакустике
• 5.2 Применение электретов в медицине
• 5.2.1 Электретная пленка пятиокиси тантала
• 5.3 Применение электретов в нелинейной оптике полимеров
• Заключение
• Список использованной литературы

Введение

• Электреты - это диэлектрики, которые сохраняют состояние поляризации (упорядоченное переориентирование молекул в веществе или материале) даже при отсутствии внешнего электрического поля. Электреты еще называют электрическими аналогами природных магнитов. В настоящее время нашли широкое применение. Диапазон их использования простирается от бытовой техники (широко известны высококачественные электретные микрофоны) до техники специального назначения (например, электретные дозиметры, электретные гидрофоны и т.п.). Практическая потребность получения электретов с заданными свойствами стимулировала и продолжает стимулировать физические исследования достаточно сложных явлений, лежащих в основе так называемого электретного состояния диэлектриков. Свидетельством повышенного интереса у научного сообщества к исследованию электретов является регулярное проведение международных симпозиумов по электретам (последний, девятый симпозиум состоялся в сентябре 1996 года в Шанхае).

1. История открытия электретного эффекта

Постоянные магниты были известны человечеству еще в глубокой древности. Сегодня мы знаем, что постоянные магниты - это ферромагнетики с остаточной намагниченностью, благодаря которой они и создают вокруг себя постоянное магнитное поле. Следует отметить, что диэлектрические свойства вещества стали изучаться намного позднее магнитных свойств. К концу XIX века магнитные свойства ряда веществ были изучены уже достаточно хорошо. Особенно многие ученые знали о свойствах постоянных магнитов. Диэлектрики же были исследованы в значительно меньшей степени.

Сам термин “диэлектрик” был введен М. Фарадеем лишь в 1839 году. И только в 1896 году из общих соображений английский физик О. Хевисайд высказал предположение о том, что, подобно постоянным магнитам, в природе должны существовать постоянно заполяризованные диэлектрики. Именно Хевисайд предложил для обозначения такого состояния диэлектрика термин “электрет” и дал его первое определение. Согласно Хевисайду, под электретом следует понимать постоянный поляризованный диэлектрик с разноименными полюсами, обладающий внешним электрическим полем [1]. Определение, предложенное Хевисайдом, близко к современному и только не учитывает возможность создания электретного состояния путем заряжения диэлектрика зарядом одного знака (так называемое моноэлектретное состояние).

Можно было ожидать, что, подобно постоянным магнитам, электреты можно изготавливать только из диэлектриков, обладающих спонтанной поляризацией. Однако все оказалось гораздо сложнее. Как потом выяснилось [2], сегнетоэлектрики, как правило, не обладают электретными свойствами, хотя и имеют остаточную поляризацию. К тому же несегнетоэлектрические диэлектрики обнаруживают электретные свойства. Исследуя электрические свойства именно несегнетоэлектрического вещества - карнаубского воска (смола пальмы Карнауба, растущей в Южной Америке) японский физик Мототоро Егучи в 1920 году впервые экспериментально обнаружил электретный эффект.

Отличительной особенностью карнаубского воска является малая электропроводность при сравнительно низкой температуре плавления. Прикладывая постоянное электрическое поле к расплавленному карнаубскому воску и охлаждая его, не снимая электрического поля вплоть до затвердевания, М. Егучи получил первый в мире электрет. Почему для изготовления первого электрета был выбран именно карнаубский воск, остается загадкой. По-видимому, это явилось делом случая. Однако выбор Егучи оказался очень удачным. В дальнейшем карнаубский воск зарекомендовал себя как отличный материал для изготовления электретов.

2. Сравнительная характеристика электретов и магнитов

Аналогия между постоянными магнитами и электретами является неполной. Различие проявляется даже в уравнениях Максвелла, в которых нашло отражение то обстоятельство, что в природе нет свободных магнитных зарядов, в то время как свободные электрические заряды существуют. Это в конечном счете ведет к тому, что внутреннее электрическое поле, созданное в диэлектрике искусственно (в процессе электретирования, то есть приготовления электретного состояния) либо существовавшее в нем спонтанно (в сегнетоэлектриках), будет экранироваться свободными электрическими зарядами, находящимися внутри диэлектрика или в окружающей его среде. В результате этого процесса наэлектризованное состояние исчезает или по крайней мере маскируется. Именно поэтому электретное состояние наблюдается только в диэлектриках с весьма низкой удельной проводимостью (- Е и меньше) [2]. Как следует из уравнений электростатики, характерное время экранирования внутреннего электрического поля свободными носителями заряда (так называемое время максвелловской релаксации ) определяется произведением диэлектрической проницаемости на удельную проводимость среды и составляет для некоторых высокоомных материалов величину порядка нескольких лет.

Следование формальной аналогии привело бы к неверному направлению поиска электретов в ряду сегнетоэлектриков, которые, однако, имея сравнительно малое максвелловское время релаксации, таковыми, как правило, не являются.

Под действием электрического поля и, как правило, при наличии способствующего фактора (нагрева до высокой температуры, освещения, воздействия радиации и т.д.) в диэлектрике происходят преимущественная ориентация полярных структурных элементов - диполей по полю (рис. 1, а) и, кроме того, пространственное разделение и последующий захват носителей зарядов обоих знаков на глубоких ловушках (рис. 1, б). Возможна ситуация, когда носители заряда привносятся в диэлектрик извне, например: при облучении электронным пучком (рис. 1, в), при помещении в область коронного разряда и т.д. В этом случае возможно нарушение электронейтральности диэлектрика, то есть он может не только поляризоваться, но и заряжаться. После снятия электрического поля и действия способствующих факторов поляризованный или/и заряженный таким образом диэлектрик оказывается в метастабильном состоянии. Для того чтобы перейти в равновесное состояние (неполяризованное, электронейтральное), носителям заряда - диполям в диэлектрике необходимо преодолеть некоторый потенциальный барьер, а значит, время релаксации поляризованного (заряженного) состояния может оказаться весьма длительным.

Рисунок 1. Основные механизмы образования электретного состояния диэлектрика: а - дипольная поляризация; б - объемно-зарядовая поляризация; в - заряжение электронным лучом [2]

На самом деле в электрете происходят два самосогласованных процесса: разориентация диполей (разрушение объемной поляризации) с характерным временем и нейтрализация внутреннего электрического поля за счет либо внутренней проводимости диэлектрика, либо электропроводности окружающей среды (последнее происходит, если электрет находится, например, во влажной атмосфере). Характерное время существования электрета ф определяется самым быстрым из названных процессов (ф?, ). Подбирая материал с малоподвижными (при комнатной температуре) диполями, глубокими ловушками для носителей заряда и малой собственной электропроводностью, можно получить на его основе электрет со временем существования поляризованного состояния в несколько лет [2].

3. Причина существования внешнего поля электрета

Интерес к электретам обуславливается уникальными возможностями, которые открывает применение электретов в технике. Поскольку электреты могут создавать постоянные, сравнительно высокие электрические поля без каких-либо дополнительных источников питания и высоковольтных преобразователей, то это открывает возможность создания на их основе весьма миниатюрных электроакустических преобразователей - электретных микрофонов, размеры которых измеряются миллиметрами [3].

В основе действия таких электроакустических преобразователей заложено наличие внешних электрических полей электретов. А между тем сам факт наличия и длительность (речь идет о годах) существования внешних электрических полей электретов совсем не очевидны. В отличие от моноэлектрета, наличие внешнего электрического поля у которого не вызывает вопросов, электронейтральный электрет на первый взгляд вообще может не иметь внешних электрических полей. Действительно, если рассмотреть плоскопараллельный электронейтральный электрет, планарные размеры которого намного превышают толщину (например, поляризованная полимерная пленка), и предположить, что связанные заряды на его поверхностях (обусловленные ориентационной или объемно-зарядовой поляризацией диэлектрика) распределены однородно, то электрическое поле за пределами электрета должно быть равно нулю (если, конечно, пренебречь краевыми эффектами) [2].

С позиции электростатики эта задача эквивалентна задаче расчета полей за пределами плоскопараллельного заряженного конденсатора. Однако экспериментальное исследование пленочных электронейтральных электретов показывает, что вблизи их поверхностей имеются существенные электрические поля. Объяснение этого парадоксального явления кроется в том, что поверхностный связанный заряд у реальных электретов распределен неоднородно (рис. 2, а). Эта неоднородность обусловлена реальной макроскопической неоднородностью самого диэлектрика и фактической неоднородностью условий электретирования. Соответствующий расчет показывает, что толщина слоя вблизи поверхности электронейтрального электрета, в пределах которого электрическое поле существенно не равно нулю (рис. 2, б), соизмерима с характерным размером планарной неоднородности связанного заряда на поверхности электрета. Эксперименты по созданию искусственной планарной неоднородности поляризации диэлектрика подтвердили правильность указанных предположений и расчетов [4]

Рисунок 2. А - планарное распределение поверхностного заряда электрета; б - вид силовых линий электрического поля у электретов с планарной неоднородностью заряда. Замкнутые линии соответствуют различным фиксированным значениям поверхностной плотности заряда ( - характерный размер планарной неоднородности заряда и области существования внешнего электрического поля)

До сих пор, говоря о внешних полях электрета, мы учитывали экранирующее влияние свободных носителей заряда, которые могут находиться как внутри диэлектрика, так и в окружающей среде. Если время экранирования внутренней поляризации за счет проводимости диэлектрика или окружающей среды много больше характерного времени спада остаточной поляризации , » , то влиянием указанного экранирования можно действительно пренебречь (такая ситуация на практике реализуется для электретов на основе высокоомных диэлектриков при низкой влажности окружающей среды). В этом случае время жизни электрета полностью определяется параметрами диполей (ловушек для носителей заряда) в диэлектрике (то есть ф ? ) (рис. 3, а).

Рисунок 3. Характер спада внешнего электрического поля у электретов с и <

Если же диэлектрик характеризуется не очень высоким удельным сопротивлением или он помещен во влажную среду ( < ), то его внешнее электрическое поле должно постепенно экранироваться свободными носителями заряда. То же самое должно происходить и с внешним электрическим полем моноэлектрета (то есть униполярно заряженного диэлектрика). Казалось бы, что уж в этих случаях время жизни электрета должно быть равно максвелловскому времени фµ (то есть ф = ). Однако, на самом деле картина поведения внешнего поля электрета оказывается более сложной, чем это представляется на первый взгляд.

Во-первых, если решить уравнения, описывающие кинетику релаксации остаточной поляризации и свободного экранирующего заряда (эти процессы оказываются самосогласованными, то есть влияющими друг на друга), то оказывается, что после стадии быстрого спада внешнего поля электрета (этот спад действительно характеризуется временем ) происходит инверсия знака поля и появляется стадия медленного спада внешнего поля электрета с характерным временем (рис. 3, б) [5].

Можно показать, что между амплитудами быстрой и медленной компоненты внешнего электрического поля электрета (обозначим их как и соответственно) имеет место простая связь:

= . (1)

Таким образом, благодаря тому, что остаточная поляризация электрета медленно изменяется со временем (а не остается постоянной, как в сегнетоэлектрике), внешнее электрическое поле электрета продолжает существовать в течение времени, значительно превышающего максвелловское время релаксации (речь, конечно, идет о ситуации, когда <).

Следовательно, еще одним парадоксом является длительное существование внешнего электрического поля электрета обусловленного не стабильностью, а именно нестабильностью электрета.

Во-вторых, имеются экспериментальные свидетельства того, что время жизни некоторых электретов оказывается существенно больше максвелловского времени релаксации в этих материалах (ф » ), но при этом никакой инверсии знака внешнего электрического поля (знака зарядов на поверхностях электрета) не наблюдается [5]. Более того, в этих материалах были обнаружены релаксационные токи короткого замыкания и без предварительной поляризации образцов. Для того чтобы объяснить этот удивительный факт (диэлектрик ведет себя как электрическая батарейка), пришлось отказаться от традиционной (электростатической) модели электретного состояния. Как известно, в рамках электростатических представлений релаксация изначально приготовленной поляризации электрета сопровождается появлением как внутри диэлектрика, так и во внешней цепи (если ее замкнуть) релаксационного тока. В традиционной модели релаксационный ток отождествляется с временной производной от релаксационной поляризации (= dP/dt). Легко убедиться, что для аномальных электретов (у которых ф » ) такая интерпретация релаксационных токов непригодна. Действительно, при достаточно больших временах наблюдения, когда в диэлектрике устанавливается равновесие между встречными омическим (лЕ) и релаксационным (dP/dt) токами, внутри диэлектрика должно было бы возникнуть электрическое поле ():

= - = () P(t) (2)

где ее0 - диэлектрическая проницаемость материала; ф - время жизни электрета (P(t) = exp(?t/ф)).

Поскольку у аномальных электретов ф», то для объяснения экспериментально наблюдаемых значений внутренних электрических полей приходится допускать наличие в электрете поляризации, по величине превышающей всякие разумные значения (то есть D должно быть даже больше значений спонтанной поляризации пироэлектриков). Для выхода из этого затруднительного положения была предложена модель аномального электретного эффекта, в основе которой лежит утверждение о возможной независимости релаксационного тока и релаксационной поляризации (то есть ? dP/dt). Допущение о независимости и Р автоматически устраняет трудности прежней теории применительно к аномальным электретам, поскольку абсурдные значения для Р получались именно из предположения jr = dP/dt. Какова возможная природа релаксационных токов, для которых dP/dt?

В средах без центра симметрии стационарный или квазистационарный электрический ток может существовать и при отсутствии электрических полей или пространственной неоднородности [6]. Если среда (диэлектрик) обладает собственным полярным направлением, то для существования электрического тока достаточно ее неравновесности. Только в полном термодинамическом равновесии в соответствии со вторым началом термодинамики ток обращается в нуль. В реальном диэлектрике всегда происходят сложные релаксационные процессы, связанные с неравновесностью, возникающей в процессе изготовления образца, его отжига, легирования, механической обработки и т.д.

Как правило, структурные перестройки, связанные с переходом в равновесное состояние, сопряжены с преодолением значительных потенциальных барьеров и поэтому могут происходить очень медленно. В течение всего этого времени релаксации неравновесная полярная среда ведет себя как генератор тока. Процесс релаксации приводит не к уничтожению имеющихся электрических зарядов, а к появлению и поддержанию такого разделения. На базе таких представлений о релаксационном токе можно легко объяснить электрическую релаксацию в диэлектриках, возникновение электрических токов (полей) без предварительной поляризации и после деполяризации изначально приготовленного электретного состояния. Таким образом, аномальный электрет черпает энергию на создание и поддержание внешнего электрического поля из внутренней неэлектростатической энергии, запасенной при изготовлении этого электрета.

4. Методы получения электретов

Электретное состояние может возникнуть в диэлектрике в результате действия на него электрического поля, освещения, нагрева, облучения, трения, механической деформации, лазерного луча и т.п., а также различных комбинаций этих факторов. Общим при этом является то, что диэлектрик в результате указанных воздействий поляризуется и/или заряжается. Возможных комбинаций воздействия и методов получения электретного состояния достаточно много. Наиболее распространенными являются методы термоэлектретирования, коронного разряда и электретирования электронным пучком.

4.1 Метод термоэлектретирования

Метод термоэлектретирования сводится к помещению диэлектрика в электрическое поле при некоторой повышенной температуре с последующим охлаждением в этом поле (рис. 4). Первоначально считалось, что полученный таким способом термоэлектрет имеет только дипольную (в крайнем случае объемно-зарядовую) остаточную поляризацию. Дальнейшие исследования показали, что при использовании сравнительно высоких поляризующих электрических полей возможны либо пробои воздушных зазоров между прижимными электродами и диэлектриком, либо инжекция носителей заряда из напыленных электродов в диэлектрик.

4.2 Метод коронного разряда

В основе метода коронного разряда лежит перенос заряда из области электрического разряда в воздушном (газовом) зазоре на поверхность диэлектрика. При этом ионы либо передают свой заряд диэлектрику и возвращаются обратно в воздух, либо проникают в приповерхностную область диэлектрика, где фиксируются ионными ловушками.

Рисунок 4. Электрет в электрическом поле

В естественных условиях коронный разряд может возникать на верхушках деревьев, мачтах, самолетов - так называемые огни святого Эльма (рис. 5).

Преимуществом коронного электретирования являются простота аппаратуры и высокая производительность. Коронный разряд применяется для очистки газов от пыли и сопутствующих загрязнений, для диагностики состояния конструкций (позволяет обнаруживать трещины в изделиях)

4.3 Метод электретирования электронным пучком

Воздействие на диэлектрик электронного пучка приводит к инжекции электронов внутрь материала с образованием отрицательно заряженных слоев. С помощью такого метода можно получить радиоэлектреты и фотоэлектреты.

Радиолектреты - облучение электронным пучком фторсодержащих полимеров. Они сохраняют электретное состояние при комнатной температуре до десятков лет.

Рисунок 5. Огни святого Эльма на мачтах

Фотоэлектретами называются диэлектрики с высокой фоточувствительностью к изменению поляризации. Формирование электрического заряда происходит при одновременном оптическом облучении и приложении электрического поля. Фотоэлектреты нашли широкое применение в современных фотокопировальных устройствах (ксероксах, принтерах) (рис. 6).

Несомненным преимуществом этого метода является возможность создания необходимого поверхностного распределения заряда электрета путем сканирования электронного пучка. Специальный рисунок поверхностного распределения заряда электрета, во-первых, позволяет регулировать толщину области внешних электрических полей электретов и, во-вторых, создавать нужную конфигурацию планарного распределения заряда в электроакустических преобразователях с заданной диаграммой направленности.

Рисунок 6. Схема работы лазерного принтера на основе фотоэлектретов

электрет магнит оптика

5. Применение электретов

5.1 Применение электретов в электроакустике

В настоящее время электреты используются в медицине, в электретных фильтрах, в качестве датчиков радиоактивного излучения и т. д. Однако самое широкое применение электреты нашли в электроакустике.

Электроакустические преобразователи на электретах используются в телефонии, в слуховых аппаратах, в бытовой полупрофессиональной аппаратуре магнитной записи и звукоусиления. Использование малогабаритных модификаций электретных микрофонов позволило обеспечить комплектование ими переносных магнитофонов, а также стереосистем.

Создание субминиатюрных электретных микрофонов (рис. 7) дало возможность разработать и освоить в производстве облегченные микрофонные гарнитуры для использования их в сетях Минсвязи на междугородних переговорных станциях, станциях скорой помощи и т. д. Технические характеристики, достигнутые в микрофонах телефонных аппаратов, положены в основу требований к микрофонам 1 класса (ГОСТ 7152-85).

Помимо микрофонов электреты используются в качестве датчиков в гидрофонах, детектирующих колебания и волны в жидких средах, и датчиков постоянных и переменных давлений. Разновидностью последних являются сенсорные переключатели (рис. 8). При легком прикосновении руки за счет смещения электретной диафрагмы наводятся электрические поля напряженностью 10-100 В/м.

5.2 Применение электретов в медицине

Неожиданное применение электретный эффект нашел в медицине.

Рисунок 7. Схема устройства электретного микрофона (1 - металлический корпус; 2 - электретная диафрагма (металлизируемая снаружи); 3- воздушная камера; 4 - вывод; 5 - перфорироанный противоэлектрод, поддерживающий электретную диафрагму)

Рисунок 8. Концепция сенсорного переключателя (1 - стеклянная подложка; 2 - упругая мембрана; 3 - микроизолятор; 4 - защитный пластик с упругой мембраной)

В течение последних 5-7 лет сформировалась и интенсивно развивается новая отрасль медицины, основанная на использовании близкодействующих статических электрических полей для стимулирования позитивных биологических процессов в организме человека. Главной отличительной особенностью практических методов, основанных на этой концепции, является то, что электрические поля создаются не традиционными электротехническими источниками энергии с сетевым или аккумуляторным электропитанием, а функционирующими автономно электретными пленками, нанесенными на имплантаты различного назначения, широко применяемые в медицине. Попадая вместе с имплантатом в организм человека, электретная пленка своим полем оказывает дозированное локальное воздействие на поврежденный орган, способствуя его лечению в оптимальных биофизических условиях. В основе этого процесса лежит природный эффект, состоящий в том, что внешнее близкодействующее электрическое поле определенной величины и знака, действуя на клеточном уровне, является катализатором появления здоровых новообразований в живых тканях [7].

5.2.1 Электретная пленка пятиокиси тантала

Результатом проведенных исследований стал комплекс принципиальных технологий нанесения в вакууме био- и химически инертных, обладающих заданными электретными свойствами, высокой адгезией и чистотой, равномерными свойствами на протяженных подложках сложной пространственной конфигурации пленок пятиокиси танталана поверхности медицинских имплантатов различного назначения.

Выбор электретных покрытий стехиометрического состава Та₂О₅ объясняется их уникальными свойствами. Так, тантал, уступая по температуре плавления только вольфраму, имеет рекордную химическую стойкость, значительно превосходя по этому параметру такой металл, как золото. Тантал является хорошим проводником и единственным металлом, который не отторгается живой человеческой тканью. Высший окисел тантала Та2О5, является отличным диэлектриком, имеет высокие механические свойства, био - и химически инертен. После специальной обработки он приобретает электретные свойства, т.е. способность создавать в течение длительного времени в непосредственной близости от своей поверхности квазистатическое электрическое поле.

В настоящее время положительные результаты применения электретных пленок пятиокиси тантала получены в следующих областях медицины:

1. Ортопедическая стоматология. Изоляция протезов, изготовленных из акриловых пластмасс, тонкими вакуумными пленками пятиокиси тантала позволяет полностью устранить все патологические проявления, обусловленные непереносимостью акрилатов: химико-токсические, аллергические, электрогальванические.

2. Травматология и ортопедия. Применение электретных покрытий пятиокиси тантала основано на использовании внешних электрических воздействий для ускорения развития костной ткани при лечении переломов и болезней опорно-двигательной системы человека (рис. 9). Для этого на место перелома имплантируется титановая пластина-фиксатор, на поверхность которой нанесена пленка электрета. Результатом такого оперативного вмешательства является механическая фиксация костных отломков, а также реализация главной задачи - воздействие электрического поля электретного покрытия на травмированную кость. Это приводит к сокращению сроков сращивания костей в 2-2,5 раза с гарантией от послеоперационных осложнений.

3. Челюстно-лицевая хирургия. Применение электретных покрытий позволяет направленно влиять на процессы сепаративного остеосинтеза при лечении больных с травматическими повреждениями костей лицевого черепа, а также при дентальной имплантации. Использование имплантатов с электретным покрытием пятиокиси тантала исключает местные воспалительные осложнения, сокращает сроки приживления имплантатов и ускоряет применение дозированных функциональных нагрузок.

Рисунок 9. Формирование костной ткани на основе электретного покрытия пятиокиси тантала

4. Хирургия. Разработан и клинически апробирован электретный аппликатор, предназначенный для усиления репаративных процессов при лечении дефектов кожных покровов и соединительной ткани при длительно незаживающих раневых процессах, пролежнях, нейротрофических язвах, термических поражениях [7].

6.3 Применение электретов в нелинейной оптике полимеров

Следует еще раз подчеркнуть, что хотя электретные технологии оказались наиболее востребованными в электроакустике, на самом деле области их приложения гораздо шире. Например, в последние несколько лет отмечается бурный рост исследований и накопление соответствующего инновационного потенциала в области нелинейной оптики полимеров.

Нелинейная оптика полимеров - это когда при больших мощностях падающего электромагнитного излучения, испускаемого лазерами, происходит взаимодействие света с веществом таким образом, что свет изменяет свойства материала, который, в свою очередь, меняет свойства света.

В отличие от неорганических сегнетоэлектриков, в которых появление нелинейно-оптических свойств обусловливается преимущественной полярной ориентацией, появляющейся спонтанно при охлаждении ниже температуры Кюри, аморфные полимеры должны быть заполяризованы, для того чтобы нарушить центросимметричность изотропного стеклообразного материала. После поляризации полимер имеет типичную поляризационную структуру, свойственную электретам, но при этом может проявлять двулучепреломление, дихроизм, линейный электрооптический отклик, а также генерацию второй гармоники. Существенно, что нелинейно-оптические эффекты в полимерах носят релаксационный характер, и их стабилизация фактически управляется теми же механизмами, что и для обычных электретов из полярных полимеров. Это, несомненно, придает еще большую значимость и актуальность исследованиям природы взаимодействия неравновесного заряда и поляризации [8].

Заключение

Само существование и развитие электронной техники базируется на разработке и освоении новых материалов с заданными технологическими и эксплуатационными свойствами. Именно материалы являются основным звеном в возможности реализации многих инженерных решений микроэлектроники.

В данной курсовой работе рассмотрены электреты и их применение. Электреты могут применяться в самых различных областях науки и техники. Трудно назвать такую область техники, медицины, нелинейной оптики и т. д., где электреты не могли бы найти применения. Везде, где требуются наличие электрических полей, небольшой вес и размеры приборов и устройств, надежность и простота конструкции, можно успешно использовать электреты.

Список использованной литературы

1. Мяздриков О.А., Манойлов В.Е. Электреты. - М.; Л.: Госкомэнергоиздат, 1962. - 99 с.

2. Губкин А.Н. Электреты. - М.: Наука, 1978. - 192 с.

3. Электреты / Пер. с англ. под ред. Г. Сесслера. - М.: Мир, 1983. - 487 с.

4. Ерашкин Г.В. Модель электрета с дискретным поверхностным зарядом // Электротехника. 1985. № 7. - 52-54 с.

5. Гороховатский Ю.А., Бордовский Г.А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков. - М.: Наука, 1991. - 248 с.

6. Стурман Б.И., Фридкин В.М. Фотогальванический эффект в средах без центра симметрии и родственные явления. - М.: Наука, 1992. - 208 с.

7. Книга для врачей: Применение электретов в медицине / под ред.: Копышев М.А. - М.: Научно-производственная фирма “ЭЛМЕТ”, 2006. - 101 - 103 с.

8. Шен И.Р. Принципы нелинейной оптики. - М.: Наука, 1989. - 558 с.

Размещено на Allbest.ru