|
d) Polimer morfologiyasiga xos elektrofizik tavsiflar. Elektr o‘tkazuvchanlik elektronlar, ionlar va molionlar (zaryadlangan kolloid zarralar) asosida amalga oshishini hamda o‘tkzuvchilar, yarimo‘tkazgichlar va dielekriklar deb tasniflanishini inobatga olsak, polimerlarni bunday tabiati bo‘yicha ko‘proq dielektriklar (izolyatorlar) va yarimo‘tkazgichlarga oid deb e‘tirof etish o‘rinlidir. Ammo, hozirda o‘tkazgichlarga xos tabiatga ega bo‘lgan polianalin va politiofen kabi bir qator polimerlar sentiz qilingan. Shunday bo‘lsada polimerlarning elektr o‘tkazuvchanlik qobiliyati bo‘yicha boshqa tizim va birikmalar orasidagi alohida o‘rni bo‘lib, u qiyosiy tarzda 9.1.10-rasmda ifodalangan. Bundan materiallarning elektr o‘tkazuvchanlik diapazonini 40 tartibga bo‘lish mumkin, ammo bunday keng diapazon boshqa hech bir fizik ko‘rsatgichda kuzatilmaydi.
9.1.10-rasm. Noorganik va organik birikmalar solishtirma o‘tkazuvchanligi (Sm/sm)
Polimerlarga xos elektr o‘tkazuvchanlik zanjirlardagi manfiy va musbat zaryadlar vositasida amalga oshadi va bu bir qator polimerlar asosidagi materillar uchun aniqlangan bo‘lib, quyidagi tartibda e‘tirof etiladi.
Musbat zaryadli: Jun (keratin);
Naylon (poliamid);
Paxta, viskoza, qog’oz (sellyuloza);
Ipak (fibroin);
Pleksiglas (polimetilmetakrilat);
Poliefir tolalar (polietilentereftalat);
Nitron (akrilonitril sopolimeri);
Plastik profillar (polivinilxlorid).
Manfiy zaryadli: Plastiklar, plenkalar (polietilen).
Polimerlar, ayniqsa, ular asosidagi ayrim sintetik materiallar ancha sezilarli darajada elektr xossalarni namoyon qiladi. Odatda, bu hodisa polimerlarda elektrlanish deb yuritiladi va uni salbiy effekt sifatida yo‘qotish uchun antistatik moddalar ishlatiladi. Antistatiklar materiallar sirtida hosil bo‘ladigan zaryadlarni kompensatsiyalaydi. Elektrlanish jarayoni materiallarni o‘zaro yoki biror ularga o‘xshash jismlar bilan ishqalanganda vujudga keladi. Bunday effekt jun keratinini qahrabo yoki polimer materiallar bilan ishqalaganda ham kuzatiladi. Bu polimer materialning xususiy elektr xossasi hisoblanadi va aynan uning zaryadli morfologik holatiga va deformatsion ishqalanish jarayonlariga bog‘liq bo‘ladi.
Polimerlarni dielektriklar sifatidagi asosiy xossalari solishtirma hajmiy elektr qarshilik () yoki o‘tkazuvchanlik (), elektrik mustahkamlik (o‘tkazuvchanlikka chidam), dielektrik kirituvchanlik va dielektrik yuqotishlar hisoblanadi.
Solishtirma hajmiy elektr qarshilik () yoki o‘tkazuvchanlik () erkin zaryadlar (elektronlar yoki ionlar) mavjudligi va ularni harakatchanligi bilan baholanadi. Erkin ionlar manbai makromolekulalar bilan kimyoviy bog‘lanmagan quyi molekulyar birikmalar hisoblanadi. Xususan, polimer zanjirlari zaryad tashishda qatnashmaydi. Polimerlarni elektrik o‘tkazuvchanligi juda kichik va ionlar harakatiga bog‘liq. Polimerlar shishasimon holatda bo‘lsa, = 10-11 – 10-17 Sm/m bilan tavsiflanadi. Haroratni oshishi bilan polimerlarning solishtirma elektr o‘tkazuvchanligi eksponensial qonun bo‘yicha oshadi:
= Aexp(-U/RT) (9.1.9)
bu yerda A - haroratga bog‘liqmas koeffitsent; U – faollik energiyasi.
Elektrik mustahkamlik yoki o’tkazuvchanlikka chidam – elektr maydoni 107 – 108 V/m bo‘lganda, kuchlanish oshishi bilan elektr o‘tkazuvchanlik ham oshadi. Potensiallar farqi ma’lum bir miqdorga etganda elektr o‘tkazuvchanlikni oshishi dielektrikdan o‘tayotgan elektr tokini keskin oshishiga, natijada dielektrikda o‘tkazuvchanlikka chidamni parchlanishiga olib kelishi kuzatiladi. Bunda material dielektrik xossasini yuqotadi va o‘tkazuvchiga aylanadi. O‘tkazuvchanlikka chidam namoyon bo‘ladigan eng kizik maydon kuchlanganligi (Eo’t) dieliktrikning elektrik mustahkamligi deyiladi. Odatda, Eo’t = 108 – 109 V/m sohada bo‘ladi.
Dielektrik kirituvchanlik (nisbiy) tashqi maydonni aniq bir chastotasida modda bilan to‘ldirilgan kondensator sig‘imini, uni vakuumdagi sig‘imiga nisbati bilan aniqlanadi. Bu parametr (’) qutblanishga bog‘liq bo‘lib, u deformatsion va dipol dutblanishlardan tashkil topgan bo‘ladi (9.1.2-jadvalga qarang).
9.1.2-jadval. Ayrim polimerlarning dielektrik kirishuvchanligi
Polimer
|
Harorat, oC
|
’, chastota 103 gers bo‘lganda
|
Polistirol
|
25
|
2,56
|
Polipropilen
|
25
|
2,26
|
Polivinilxlorid
|
20
|
3,00
|
Triatsetat sellyuloza
|
20
|
3,20
|
Gidrat sellyuloza
|
20
|
6,00
|
Poliuretan
|
20
|
7,10
|
Dielektrik yuqotish – bu elektr maydoning energiyasini bir qismi bo‘lib, u dielektrikda qaytmas tarzda issiqlik bo‘lib sochiladi (energiya dissipatsiyasi). Agar dielektrik bo‘lgan kondensatorga o‘zgaruvchan kuchlanish berilsa, tok kuchi vektori kuchlanish vektoridan faza bo‘yicha burchakka siljiydi. Ushbu burchakni to 90o gacha to‘ldiruvchi burchak bilan belgilanadi va dielektrik yuqotishni tavsiflaydi. Bu dieliktrik yuqotish burchagi va uning tangensi – dielektrik yuqotishning tangens burchagi (tg) ham deb yuritiladi. Shu bilan birga dielektrik yuqotish koeffitsenti ” ham amaliy qo‘llanadi: ” = ’tg. Dielektrik yuqotish yoki dielektrik hajmida issiqlik bo‘lib sochiladigan energiya (W) maydon kuchlanganligi (E) va solishtirma elektr o‘tkazuvchanlik () bilan bog‘langandir:
W = E2/8 (9.1.10)
Amaliy jihatdan polimerlarning elektr xossalarini aniqlash va yuzaga chiqarish muhimdir. Bunday xossalarni namoyon qilshda polimer materiallar tashqi fizik ta’sirlar berish, ayrim hollarda, maxsus moddalar bilan to‘yintirish samarali hisoblanadi. Masalan, 9.1.11-rasmda paxta tolasi elektr o‘tkazuvchanligi haroratga va yod bilan to‘yintirishga (legirlashga) bog‘liqligini ifodalovchi grafiklar keltirilgan.
9.1.11-rasm. Paxta tolasi namunalarining elektr o‘tkazuvchanligini (I)
haroratga (T) bo‘g‘liqligi:
Do'stlaringiz bilan baham: |
