Магнітні властивості композиційних матеріалів. Вплив модифікаторів на електропровідність композитів, наповнених дисперсним нікелем і отверджених в магнітному полі. Методи розрахунку діелектричної проникності. Співвідношення Вінера, рівняння Ліхтенекера.
Аннотация к работе
Полімерні композити здатні задовольняти вимоги до функціональних матеріалів, які мають комплекс необхідних властивостей. Наповнення полімерних композитів, зокрема оксидами металів, дисперсними металами, дає змогу одержати композитні матеріали з певними технологічними та експлуатаційними характеристиками. Наповнення полімерних систем дисперсними металами та їх оксидами дає змогу отримати матеріал з новими, не властивими чистим полімерам, властивостями, такими як високі електропровідність, теплопровідність, при цьому вони не втрачають своїх унікальних, притаманних полімеру, властивостей. Як правило, традиційні методи формування структури композитів, особливо для поліпшення електропровідності та теплопровідності, передбачають введення в полімерну матрицю значних концентрацій наповнювача, що супроводжується погіршенням механічних властивостей, але останні дослідження показали, що значних ефектів можна досягнути і при малих концентраціях наповнювачів, за рахунок отримання упорядкованої структури наповнювача, яка може бути досягнута обробкою в магнітному полі у випадку феромагнітних наповнювачів. Тому слід проводити дослідження такого типу матеріалів, що містять феромагнітні оксиди та дисперсні метали, з малою концентрацією наповнювача, щоб одержати систему з модифікованими властивостями, при цьому не погіршуючи полімерних властивостей.Було показано, що обробка композиційних матеріалів у ПМП приводить до збільшення діелектричної проникності композитів. що, на думку авторів, повязано з поляризацією магнітної частинки, в результаті чого відбувається зміна фізичної структури композитів. Специфіка впливу магнітного поля на ці ліганди полягає в його дії на йонні центри, в результаті чого магнітні диполі орієнтуються вздовж силових ліній магнітного поля. Відмінністю, яка зумовлює формування йонної структури полімеру, є те, що при взаємодії феромагнетика з полем його власний магнітний момент орієнтується вздовж силових ліній магнітного ПМП і тим самим зумовлює додаткову дію на ліганд і через нього на структуру жорстких доменів полімеру [8]. Для нанокомпозитів Fe-полі-n-ксилилен у ПМП з H=8,8*105 А/м спостерігався значні ефект гігантського магнітного опору за кімнатної температури, тоді як для нанокомпозптів Ni-полі-n-ксилилен цей ефект значно нижчий [10]. Скажімо, для зразків, отверджених без поля, термостійкість становила 443 К. а для зразків, отверджених у полі.Якщо конденсатор мав в вакуумі ємність С0, і його заповнити неіонізованим неполярним газом, то його ємність виросте в ? раз, де ? - відносна діелектрична проникність речовини, введеного в електричне поле конденсатора В реальних діелектриках, поміщених в електричне поле, мають місце активні втрати енергії, і кут зсуву між фаз між струмом і напругою виявляється меншим за 90?, для характеристики втрат вводиться поняття кута втрат : , (2.3) де ? - кут зсуву фаз між струмом і напругою для конденсатора з втратами, G - активна провідність, f - частота змінного струму. Якщо активну провідність і ємність виразити через геометричні розміри конденсатора, електропровідність ? і діелектрична проникність ?, то вираз для тангенсу кута втрат набуде вигляду В багатьох випадках в якості еквівалентної схеми (схема заміщення) конденсатора з втратами вибирається схема яка складається з конденсатора без втрат С1 і опору R1, ввімкнених послідовно. Тангенс кута діелектричних втрат tg? для плоских зразків знаходять як: , (2.12) де - тангенс кута діелектричних втрат конденсатора з зразком, тангенс кута діелектричних втрат без зразка, С1 - повна ємність конденсатора з зразком, ПФ, Сх - ємність зразка, ПФ, обрахована по формуліДля двохкомпонентної суміші виконується співвідношення Вінера що описує поведінку діелектричної проникності для різного складу матеріалу: , (3.1) де ?суміші це діелектрична проникність суміші, ?макс - діелектрична проникність шарового діелектрика при електричному полі, паралельному границі поділу шарів (рис. 3.1 крива 1), яку можна розрахувати: , (3.2) ?мін - діелектрична проникність шарового діелектрика при електричному полі, перпендикулярному до площини шарів (рис. Для впорядкованого стану структури відповідають криві - 1, 2 , в залежності від її природи, в нашому випадку крива 1 відповідає випадку отвердження в магнітному полі вздовж зразка, крива 2 - впоперек зразка. Таким чином, при довільному розподілі компонентів діелектрична проникність суміші буде лежати між граничними значеннями діелектричної проникності шарового діелектрика з тою ж обємною концентрацією компонентів. Для проведення аналізу та оцінки отриманого значення діелектричної проникності побудовано теоретично розраховані значення ? для найбільшої, найменшої провідності і відповідно теорії Ліхтенекера за формулами: (3.2), (3.3), (3.6) (рис.Для вимірювання теплового розширення, прикладена сила повинна бути незначною, достатньою, щоб тримати зонд в контакт із зразком. Якщо при цьому швидкість розсмоктування навантажень в зразку рівна швидкості переміщення зажиму динамометра, то область ІІ може стати пр