Слюда і матеріали на її основі

Слюда являє собою природний мінерал з кристалічною структурою, котрий легко розщеплюється по площинах спайності на пластинки товщиною до 5 мкм. Відомо більш 30 різновидів слюди, усі вони є водяними алюмосилікатами лужноземельних металів. Незважаючи на велику кількість різновидів слюд, для електричної ізоляції застосовують лише два: мусковіт (K2O×3Al2O3×6Si2×H2O) і флогопіт (K₂0×6MgAl₂0₃×6Si0₂×2H₂0). Вода входить до складу кристалічних граток. При нагріванні вода починає виділятися, що викликає спучування слюди, збільшення її товщини за рахунок розшаровування за площинами спайності. Крім того, слюда втрачає прозорість, різко знижуються її електричні і механічні властивості. Температура початку зневоднювання і різкого погіршення властивостей у мусковітів 500¼600 °С, у флогопітів - 800¼900 °С. Середні електричні властивості слюд наведено в додатку Г. Слюди є широко розповсюдженими мінералами. Первісна обробка слюди полягає в її очищенні від сторонніх домішок. Потім слюду розколюють на пластини товщиною 0,1¼0,6 мм і обрізають дефектні ділянки. Надалі пластини розщеплюють на листки товщиною 5¼50 мкм. Таку слюду називають скіпаною і застосовують для клеєної слюдяної ізоляції, а з кращих сортів мусковіту виготовляють конденсаторну слюду, що являє собою листочки прямокутної форми товщиною 20¼55 мкм, довжиною 7¼60 мм, шириною 4¼50 мм. Конденсаторну слюду застосовують для виготовлення слюдяних конденсаторів постійної ємності.

Слюду також застосовують у вигляді штампованих фасонних виробів для кріплення та електричної ізоляції внутрішньої арматури в електронних лампах і інших електронних приладах; як тепловий захист цоколів потужних електричних ламп розжарювання; для ізоляції центральних електродів і екранів свічок запалювання авіаційних двигунів тощо.

Крім природної слюди, нині в техніці набула поширення синтетична слюда - фторфлогопіт, котра відрізняється від природної тим, що в кристалічних гратках іони ОН заміщено іонами фтору. Фторфлогопіт є хімічно стійкіший за звичайний флогопіт, має більш високі електричні параметри, є більш нагрівостійкий, практично не спучується при нагріванні. Він витримує зміни температур від -70 °С до +1 000 °С.

До синтетичних слюдяних матеріалів також відносять мікалекс, що являє собою твердий матеріал, здобуваний шляхом гарячого пресування суміші порошкоподібної природної слюди і легкоплавкого скла. Для виробництва мікалексу застосовують мусковіт, боро-свинцеві і боро-боритові стекла. Мікалекс застосовують для виготовлення ізоляційних деталей коливальних контурів потужних радіопередавачів, каркасів індуктивних котушок, плат перемикачів, різних деталей вакуумних приладів тощо.

Активнi дiелектрики

Активними діелектриками називають ті, властивостями яких можна керувати за допомогою зовнішніх чинників й використовувати ці чинники для створювання функціональних елементів електроніки. Найчастіше активні діелектрики класифікують згідно з фізичними ефектами, які можна використовувати для керування властивостями матеріалів. Тобто можна виокремити сегнето-, п'єзо-, піроелектрики, електрети, рідинні кристали тощо. Але,хоч така класифікація є логічною, дуже нелегко відокремити одну групу матеріалів від іншої. Це пов'язано з тим, що багато активних діелектриків мають високу чутливість щодо ставлення до певних видів енергетичних впливів. Найбільшу універсальність мають сегнетоелектрики. Вони можуть мати властивості п’єзо-, піроелектриків, електретів, нелiнiйно-оптичних матеріалів.

Сегнетоелектрики

Основні особливості сегнетоелектриків та механізм спонтанної поляризації було розглянуто раніше. Класифікація сегнетоелектриків. За типами хімічного зв'язку та фізичними властивостями сегнетоелектрики поділяють на дві групи.

 

1 Iоннi сегнетоелектрики.

Ці матеріали мають кристалічну гратку, основою якої є кисневий октаедр. До них відносять метатитанат барію (BaTiО₃), нiобат літію (LiNbО₃), танталат літію (LiTaО₃), барiй-натрiєвий нiобат (BaNaNb₅O₁₅). Ці сегнетоелектрики мають велику механічну міцність, не розчиняються у воді, дуже легко виготовляються за керамічною технологією, мають досить високу температуру Кюрі (наприклад, LiNbО₃ – 1483 K, BaTiО₃ – 393 K) та велике значення спонтанної поляризації.

2 Дипольні сегнетоелектрики. Ці матеріали мають готові полярні групи атомів, які займають різні положення рівноваги. До них відносять сегнетову сіль (NaKC₄Н₄O₆4H₂O), триглiнсульфат (NH₂CH₂COOH)₃.H₂SO₄,

дiгiдрофосфат калію (KH₂PO₄), нітрит натрію (NaNO₂) та інші. Ці діелектрики мають низькі механічні властивості, легко розчиняються у воді, мають низьку температуру Кюрі (часто нижче за кімнатної). Їх дуже легко вирощувати з водних розчинів у вигляді монокристалів.