Использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры - Дипломная работа

Глава1. Функциональные электроактивные материалы в содержании учебного процесса магистратуры ХФ 1.1 Электроактивные материалы, их роль и место в практической деятельности Пьезоэлектрические свойства полимеров Пьезоэффект в полимерах Статистические методы исследования 1.2 В содержании множества дисциплин различных специальностей и направлений ХФ функциональным композиционным материалам стало отводиться, хоть какое то значимое время только в последние 10 лет Глава 2. 2.1 Перед началом лекции краткий опрос в виде тестов, для выяснения исходного состояния знаний Электретные свойства полимеров Распределение зарядов по поверхности Распределение зарядов в объеме Пьезоэлектрические свойства полимеров Пьезоэффект в полимерах Динамические методы исследования Пироэлектрические свойства полимеров Введение Актуальность темы обусловлена тем, что нашем факультете изучаемые специальные курсы, в большинстве своем носят ярко выраженный химический характер, по крайней мере, в исполнении наших педагогов. Поэтому, цель настоящей работы, установление и использование межпредметных связей при изучении композиционных электроактивных материалов в курсе магистратуры ХФ. Вместе с тем, выявилась проблема, не высокий уровень знаний будущих магистров по физике, особенно в пределах вузовской программы, не умение уверенно пользоваться технологическими приемами и некоторыми вопросами материаловедения. Кроме того, цель настоящего раздела подчеркнуть важность межпредметного характера знаний об изучаемых материалах, в том числе композиционных. 1.1 Электроактивные материалы, их роль и место в практической деятельности К электроактивным материалам, вообще говоря в последнее время относятся органические, неорганические и композиционные на их основе материалы обладающие рядом специфических свойств. В настоящей работе, мы будем рассматривать из этого набора свойств пьезоэлектрические свойства и пироэлектрические свойства. Оба этих свойства предполагают возможность отклика материала на внешние воздействия, механические и тепловые, в виде электрического сигнала. Такой эффект, в случае механического воздействия и электрического отклика на него называется прямым пьезоэффектом. В силу специфики научных интересов сотрудников ХФ, мы будем рассматривать полимерные и композиционные электроактивные материалы в которых роль полимеров достаточно высока в формировании свойств композиций. Электрет - это диэлектрик, имеющий на поверхности электрические заряды, длительно сохраняющиеся во времени. Стабильность электретных зарядов обеспечивается (помимо низкой электропроводности электретных материалов и большого времени релаксации дипольной ориентации) наличием противозарядов на противоположной заряженной поверхности или на электродах, находящихся вблизи заряженной поверхности. Схематическое изображение моноэлектрета (а) гетерозаряженного (б) и гомозаряженного (в) электретов (электреты б и в - в процессе поляризации) Электреты, получаемые после статической электризации или трения, называют иногда статическими электретами или трибоэлектретами. Все электреты можно разделить на две группы: электреты, обладающие дипольными зарядами, и электреты, обладающие инжектированными извне зарядами. Полимерные пьезоэлектрики с высоким пьезоэффектом, пригодные для промышленного использования, были найдены в конце 60-х годов.) Определение пьезоэлектрических параметров необходимо, в первую очередь, при разработке и поиске новых пьезоэлектрических полимерных материалов, а также для контроля качества выпускаемых промышленностью пьезоэлектрических полимерных пленок и композиционных материалов. Пьезоэффект в полимерах Прямой пьезоэлектрический эффект заключается в возникновении электрических зарядов на поверхности диэлектрика и электрической поляризации внутри него при воздействии механических нагрузок или деформаций δ. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в возникновении деформаций диэлектрика при приложении к нему электрической разности потенциалов. Пьезоэффектом обладают кристаллы с определенной группой симметрии, поликристаллические материалы, являющиеся пьезоэлектрическими текстурами, смеси кристаллических частиц с аморфным материалом, аморфные диэлектрики с ориентированными диполями, образующими пьезоэлектрическую текстуру. Сущность метода заключается в измерении заряда, возникающего на поверхности образца при приложении (или снятии) статической нагрузки. Она состоит из баллистического гальванометра, образцового конденсатора и электродного устройства, в котором между электродами помещают образец цилиндрической формы толщиной 1-3 мм и диаметром 10-15 мм. Пьезомодуль рассчитывают по формуле d33=VCоб/F, если площадь электродов S равна площади, к которой прикладывается механическая нагрузка s.