Panduan untuk material listrik untuk semua orang. Bagian 4

Bimbingan lanjutan tentang bahan-bahan listrik. Pada bagian ini, kita mulai membongkar dielektrik, sebagian sepenuhnya dikhususkan untuk dielektrik anorganik: porselen, gelas, mika, keramik, asbes, gas SF6 dan air.



Selamat Datang di Cat (TRAFFIC)

Selain konduktor, dielektrik diperlukan untuk produksi peralatan elektronik. Bergantung pada kondisi dan tugas, sifat-sifat dielektrik yang berbeda mungkin penting: tahan panas, kehilangan tangen, higroskopisitas, kekuatan mekanik, dll.

Bagian manual polimer bahkan lebih dangkal. Faktanya adalah bahwa sifat bahan polimer tergantung pada kondisi sintesis, aditif yang diperkenalkan, perlakuan panas, dan pemrosesan selanjutnya. Dengan demikian, dua sampel polistiren dapat sangat bervariasi dalam sifat. Pabrikan plastik melakukan berbagai trik dan manipulasi dengan komposisi, membuat perubahan penting dan tidak terlalu besar. Seperti halnya buku, edisi berbeda dari karya yang sama, di suatu tempat di kertas koran dengan tata letak yang buruk, dan di suatu tempat di kertas berkualitas dengan ilustrasi warna dari seorang perancang busana. Kedua buku tersebut adalah The Lord of the Rings, tetapi kesan penggunaannya mungkin berbeda-beda. Oleh karena itu, beberapa sifat umum dari berbagai jenis polimer diberikan, untuk karakteristik yang lebih akurat, lihat buku referensi.

Bahan-bahan yang digunakan dalam teknologi elektronik berubah seiring dengan kemajuan kita. Jadi, sebelumnya, misalnya, kayu, sutra, ebonit banyak digunakan. Saat ini, banyak bahan digantikan oleh pengganti yang lebih murah, lebih berteknologi maju. Manual ini berisi deskripsi, termasuk bahan historis, data untuk pengembangan umum. Juga ditambahkan informasi yang diperlukan untuk menyelesaikan pengungkapan topik.

Dielektrik anorganik

Cina

Porselen adalah keramik tahan lama padat yang diperoleh dengan menembakkan campuran kaolin, kuarsa, feldspar dan tanah liat. Ini mirip dengan cangkir porselen di dapur Anda, hanya saja lebih jarang ditutupi dengan glasir.

Contoh aplikasi

Insulator suhu tinggi. Berupa manik-manik porselen untuk insulasi ujung spiral pemanas. Desain seperti skala memungkinkan pembengkokan tanpa memaparkan konduktor.


Housing dari lampu busur merkuri dari osiloskop sinar-cahaya. Bingkai terbuat dari paduan aluminium, kotak hitam adalah karbolit, dan manik-manik porselen melindungi konduktor yang menghubungkan lampu. Lampu memanas sangat banyak selama operasi. Sekelompok manik-manik porselen dari berbagai pemanas.


Busi dari mesin pembakaran internal. Elektroda pusat diisolasi dengan porselen. Tidak ada dielektrik lain yang mampu menahan paparan suhu, tekanan, bahan bakar dalam ruang bakar yang berkepanjangan.

Barang listrik. Jika Anda melihat ke dalam dudukan lampu, bagian yang berisi sambungan lamellae kemungkinan besar terbuat dari porselen, ia dapat bekerja untuk waktu yang lama pada suhu tinggi lampu pijar tanpa kehilangan sifat. Kasing sekering, soket, penahan kontak lampu - di mana pun ada bahaya pemanasan, porselen tidak ada bandingannya.


Pemegang lama soket, kartrid terbuat dari porselen. Kasing kartrij hitam adalah karbolit.


Resistor yang kuat memiliki dasar tabung porselen. Pada resistor hijau, belitan tersembunyi di bawah enamel.

Isolator di atas tiang. Dalam foto tersebut ada isolator dari pos yang dilikuidasi selama rekonstruksi garis. 30 tahun matahari, angin, kotoran burung, hujan, embun beku tidak mempengaruhi porselen dengan cara apa pun, masih terlihat seperti baru, itu sudah cukup untuk mencuci isolator dengan sabun.


Isolator porselen dari saluran listrik. Antara isolator porselen dan kait baja, selongsong terbuat dari polietilen untuk melindungi porselen dari retakan. Bentuk piringan isolator memungkinkan air mengalir tanpa membentuk lapisan kontinu yang menutup konduktor pada penyangga.

Kekurangan

Rapuh, seperti semua keramik. Sekrup yang kencang, tiup - dan porselen hancur.

Gelas

Tergantung pada persyaratannya, berbagai jenis kacamata dapat digunakan, dari natrium yang dapat melebur hingga kuarsa tahan api. Kelebihan utama kaca, selain tahan panas, adalah transparansi untuk cahaya tampak (dan kuarsa juga transparan untuk radiasi ultraviolet). Kelebihan penting lainnya adalah kemampuan untuk menilai integritas secara visual, retakan biasanya terlihat.

Contoh aplikasi

Kasing tabung radio, lampu penerangan, sekering. Tabung kuarsa - wadah pemanas, pemanggang listrik.


Kaca dan porselen isolator saluran listrik telah bekerja di jalan selama lebih dari 30 tahun.

Kekurangan.

Rapuh, tidak mengeluarkan pukulan. Beberapa tingkat kaca pecah ketika dipanaskan secara tidak merata.

Fitur khas (tetapi tidak wajib!) Dari kaca kuarsa adalah sejumlah besar helai ke arah ekstrusi kaca.

Fakta menarik tentang kaca

Perlu disebutkan di sini tentang kristal safir, kaca temper dan kaca temper kimia. Dalam deskripsi iklan banyak perangkat elektronik untuk konsumsi massal, disebutkan dapat dibuat jenis kacamata ini.

• Kristal safir tidak secara formal berupa gelas (tidak seperti kaca amorf, melainkan kristal), tetapi, karena kemiripan eksternalnya, ia disebut demikian. Kristal safir adalah lempeng tipis leucosapphire (Al2O3 murni - aluminium oksida). Leucosapphire lebih sulit daripada kacamata biasa, oleh karena itu digunakan untuk melindungi optik dari debu, abrasi abrasive oleh butiran pasir pada peralatan militer, dan pada perangkat rumah tangga yang mahal. Kaca arloji safir akan tetap tergores lebih lama. Pada saat yang sama, sulit mendapatkan kristal safir ukuran besar dengan harga yang wajar, oleh karena itu, tablet dengan kristal safir tidak akan segera terlihat.
• Kaca tempered. Kaca bagus dalam mengompresi dan buruk dalam peregangan. Dimungkinkan untuk meningkatkan kekuatan mekanis kaca dengan menahannya - gelas dipanaskan sampai suhu tinggi dan didinginkan secara tajam dan merata. Akibatnya, tekanan mekanik terbentuk di kaca, yang meningkatkan kekuatan mekanik. Paling sering, kaca temper untuk keselamatan. Gelas biasa, jika dilemparkan ke dalamnya dengan batu, pecah menjadi beberapa pecahan yang agak besar yang dapat menyebabkan cedera serius. Kaca temper pada saat penghancuran memberikan banyak fragmen kecil, yang jauh lebih aman. Oleh karena itu, semua kacamata di dalam mobil, di pusat perbelanjaan, rak kaca dari furnitur - marah. Produk kaca tempered tidak dapat diproses jika Anda mencoba memotong rak kaca untuk kamar mandi, itu akan hancur dengan kapas menjadi remah-remah, sehingga pengerasan dilakukan setelah diproses. Demonstrasi sifat kaca tempered adalah air mata Batavia.
• Kaca temper kimia. Misalnya, Gorilla glass yang sering disebutkan. Metode penempaan panas tidak cocok untuk pelat kaca tipis, oleh karena itu, pelat kaca diperlakukan dalam larutan yang, misalnya, menggantikan ion natrium dengan ion kalium. Karena ion kalium lebih besar, lapisan permukaan kaca tampaknya "meledak" dengan atom yang lebih besar di kisi, hanya menciptakan tekanan mekanis yang diperlukan. Alhasil, gelas seperti itu lebih kuat, lebih baik menahan goresan.

Mika

Mika Bahan berlapis alami, memiliki ketahanan panas, kekuatan, dielektrik yang sangat baik. Mika adalah kelas besar mineral berlapis, di mana muskovit dan terkadang biotit dan phlogopite banyak digunakan dalam teknologi.

Dalam bahasa Inggris, mika adalah Mika, maka nama turunan dari bahan berbasis mika adalah micanites, mikalenta, mikafoliy, mikaleks, dll.

Mika yang ditambang di tambang dibongkar, disortir. Potongan-potongan besar secara manual dipecah menjadi piring - ini adalah bagaimana mencubit mika diperoleh - transparan, piring homogen. Mika tersebut berkualitas tinggi dan digunakan untuk aplikasi kritis - dalam teknologi vakum, input / output jendela radiasi, dll. Sayangnya, potongan mika besar yang homogen tanpa cacat jarang terjadi, oleh karena itu lempengan mika dari berbagai bentuk direkatkan bersama, sehingga diperoleh micanite . Jika Anda menggunakan kain (fiberglass, kertas) sebagai substrat untuk menempelkan pelat mika, Anda akan mendapatkan mikalenta, mikafoliy, fiberglass . Limbah mika yang sangat kecil dihancurkan, dan dalam bentuk bubur air dilemparkan ke kotak, seperti kertas. Setelah mengeluarkan air, partikel-partikel mika menempel dalam satu kain - ternyata kertas mika (mika, mika) . Kain yang dihasilkan untuk kekuatan dapat diresapi dengan pengikat organik. Fleksibilitas kertas mika memungkinkannya menjadi luka sebagai insulasi. Juga dengan berliku Anda bisa mendapatkan batang, tabung. Jika mika jenuh dengan gelas cair, maka bahan kuat yang dihasilkan disebut mikaleks .

Digiling menjadi debu, mika - komponen pigmen, karena "skala" -nya memberikan efek pearlescent. Pigmen utamanya menggunakan biotit.

Bahan sintetis - fluorophlogopite (mika sintetis) - adalah mika (phlogopite) di mana gugus -OH digantikan oleh fluor. Fluorophlogopite lebih tahan lama dan tahan panas, juga terlihat seperti mika, juga berlapis tetapi benar-benar transparan / putih, dan tidak berwarna kekuningan, seperti mika alami. Sayangnya, saya belum menemukan materi ini hidup-hidup.

Contoh aplikasi

Elemen struktural untuk menahan elemen pemanas pada pengering rambut, pemanas, pemanas kipas, setrika solder, dll.


Pemanas untuk pemanas kipas rumah tangga. Konstruksi di sebelah kiri kurang intensif material, tetapi jauh lebih tidak dapat diandalkan, terutama di bawah beban mekanis.

Sebagai jendela pelindung untuk keluarnya radiasi gelombang mikro dari magnetron dalam gelombang mikro. (Biasanya mendapatkan mika makanan hangus, dan menjadi konduktor, mulai berkilau dengan keras, dari mana pemilik oven microwave membuang microwave karena ketakutan, meskipun cukup untuk memotong lembaran mika dan mengganti jendela.)


Jendela untuk mengeluarkan radiasi gelombang mikro dari mika.

Karena kenyataan bahwa pelat tipis mika tidak melewati gas, tetapi melewati partikel bermuatan energik, jendela mika digunakan dalam konstruksi penghitung partikel alfa dan beta.

Digunakan dalam konstruksi tabung radio - memegang elektroda di tempatnya.


Piring segi delapan terbuat dari mika.

Digunakan sebagai bahan kapasitor mika. Mika bertindak sebagai dielektrik, dan elektroda - pengendapan logam konduktif pada pelat mika. Kapasitor jenis ini ditemukan semakin sedikit, digantikan oleh kapasitor berdasarkan film polimer. Kapasitor mika dapat beroperasi pada suhu tinggi.


Kapasitor mika diproduksi di Uni Soviet setengah abad yang lalu.


Pelat Mika di kapasitor. Metalisasi pada pelat membentuk pelat.

Sebelum munculnya dan penggunaan yang luas dari gasket isolasi konduktif termal yang terbuat dari bahan polimer, seperti Nomacon, pelat mika digunakan untuk mengisolasi komponen secara elektrik sambil mempertahankan kontak termal, misalnya, ketika perlu untuk memperbaiki beberapa transistor pada satu radiator, yang rumah-rumahnya berada di bawah tegangan yang berbeda.


Piring mika dipetik alami.

Fakta menarik tentang mika

Sebelumnya, beberapa abad yang lalu, ketika mereka tidak dapat membuat panel jendela tipis, struktur tembus dibuat dengan membelah mika alami. Karena potongan mika besar tanpa cacat jarang ditemukan, jendelanya juga berbentuk aneh.


Mika alami transparan. Bahan mika yang diperoleh dengan mengolah mika alami umumnya buram.


Jendela dengan sisipan mika dari eksposisi Krasnoyarsk Museum of Local Lore

Mika adalah bahan yang cukup lunak, pelat mika (seperti kebanyakan bahan di pangkalannya) mudah dipotong dengan gunting. Karena sifatnya yang berlapis, ikatan mika adalah pekerjaan yang tidak dapat diandalkan, gaya adhesi antara lapisan rendah, oleh karena itu, dalam pembuatan bagian dari mika, mereka secara mekanis diikat bersama dengan paku keling, lubang tali, sekrup, dll.


Koneksi listrik ke elemen pemanas dibuat dengan paku keling berongga.

Keramik Alumina

Sangat mirip penampilannya dengan porselen, hanya saja lebih baik. Mengandung Al ₂ O _{3 yang} hampir murni. Rincian lebih lanjut dijelaskan dengan baik dalam artikel ini .

Keramik padat dan tahan lama yang terbuat dari:

Rumah chip, biasanya untuk aplikasi kritis.


Kasing prosesor sebelumnya dibuat dari keramik, tetapi peningkatan disipasi panas dan persaingan harga terpaksa meninggalkan bahan ini. Itu dengan casing keramik prosesor bahwa lelucon tentang Rusia baru dan ubin di kamar mandi dari Intel terhubung.

Kasus perangkat electrovacuum.


Rumah termos magnetron terbuat dari tembaga dan keramik alumina. Tembikar terlihat di foto, sabuk ungu antara tutup dan tubuh.

Keramik alumina sangat keras, diproses seperti banyak keramik dengan alat berlian. Sebuah pecahan wadah keramik dari rangkaian mikro adalah alat yang sangat baik untuk menulis pesan di kaca depan mobil, meninggalkan goresan yang jelas, bahkan tidak lebih buruk daripada pemotong kaca.

Jenis keramik ini padat, tidak menyerap uap air, tahan hampa udara, tidak retak saat suhu turun tajam dan goncangan termal. Pada saat yang sama, adhesi film logam ke permukaan tinggi, yang memungkinkan untuk membuat trek pada keramik dan secara hermetis mengelas bagian logam.

Asbes

Materi yang unik dan tak tertandingi. Serat alami, "rami gunung". Ini adalah dielektrik tahan api. Ini telah digunakan dalam banyak aplikasi, mulai dari penguat aditif untuk polimer, berakhir dengan isolasi perangkat pemanas. Tersedia dalam bentuk lembaran, benang, benang. Paling sering digunakan sebagai isolator panas, sebagai dielektrik hanya pada instalasi tegangan rendah (hingga 1 kV).


Sepotong papan asbes dan kabel asbes tua yang kotor. Asbes sangat lembut saat disentuh dan tidak menusuk seperti fiberglass.

Banyak digunakan dalam konstruksi. Slate adalah semen yang diperkuat dengan serat asbes, bahan yang hampir abadi. Murahnya dan tahan api sangat dihargai. Tapi ada satu tapi:

Asbes adalah karsinogen. Selain itu, karsinogen dari kelas 1 (dari IARC), bersama dengan arsenik, formaldehida. Pengamatan panjang menunjukkan bahwa produk asbes berdebu dengan serat, yang bila dihirup dapat memicu penyakit paru-paru - asbestosis. Pertama-tama, pekerja berisiko di perusahaan penambangan dan pemrosesan asbes. Mereka yang mengoperasikan produk asbes setiap hari kurang berisiko. Dalam kasus lain, tidak ada alasan untuk panik, jika atap Anda ditutupi dengan batu tulis di negara itu dan kompor di pemandian ditutupi dengan kardus asbes, maka Anda kemungkinan besar akan mati bukan karena asbes, tetapi dari penyakit sistem kardiovaskular ( statistik kematian ).

Produk asbes dan asbes masih banyak diproduksi, karena dalam beberapa tugas tidak ada (atau terlalu mahal) untuk menggantikan asbes tanpa kehilangan propertinya. Asbes adalah bahan yang sangat baik dalam pembangunan perangkat eksperimental yang mengandung pemanas atau bagian panas. Pada selembar karton asbes, Anda dapat dengan tenang memanaskan bagian hingga 1000 ° C dengan kompor gas, sambil tetap mempertahankan bentuknya. Benang asbes nyaman untuk mengencangkan nichrome di pemanas.

Bike (dari Wikipedia):

Sudah lama ada legenda tentang bagaimana Akinfiy Demidov membawakan Peter I taplak meja putih salju yang indah dari pabriknya di Ural. Selama makan, dia menantang menjatuhkan semangkuk sup di atas taplak meja, menuangkan segelas anggur merah, dan kemudian meremas taplak meja dan melemparkannya ke perapian. Kemudian, mengeluarkannya dari api, dia menunjukkan kepada raja: tidak ada setitik pun yang tersisa padanya. Taplak meja ini terbuat dari asbes chrysotile Ural. Dan pada kenyataannya, pekerja budak Demidov telah mencapai keunggulan dalam pembuatan kain asbes.

Mereka membuat topi, sarung tangan, dompet, tas tangan dan renda kerawang. Mereka tidak perlu dicuci, mereka dilemparkan ke dalam api, dan beberapa menit setelah pendinginan, mereka bisa dipakai lagi. Dengan elastisitasnya, kain asbes lebih kuat dari kawat baja tarik.

Air

Ini benar-benar berlawanan dengan intuisi, tetapi item ini termasuk di sini untuk meledakkan pikiran Anda. Air praktis tidak menghasilkan arus! (UPD: ketika publikasi sedang dipersiapkan, sebuah artikel muncul tentang hal itu.) Di mana-mana mereka mengajarkan bahwa air adalah konduktor listrik yang baik, dan biasanya itu. Tetapi air deionisasi yang sangat murni, yang tidak mengandung apa pun kecuali H2O, tidak menghasilkan arus - resistivitasnya adalah 18 MΩ⋅cm. Air yang mengalirkan arus tidak cukup bersih. Pengukuran konduktivitas adalah cara yang cukup sederhana untuk menilai kualitas dan kemurnian air.


Sebotol air deionisasi dari toko radio. Papan sirkuit tercetak dari perangkat elektronik hanya boleh dicuci dengan air suling atau deionisasi, jika tidak garam yang terkandung dalam air dapat menyebabkan masalah.

Memiliki molekul yang sangat polar dan bergerak, air tidak hanya merupakan isolator, tetapi juga memiliki konstanta dielektrik yang sangat tinggi - sekitar 81 pada suhu kamar (dalam kebanyakan dielektrik biasa itu tidak melebihi 20-30). Meteran air kapasitif didasarkan pada hal ini: sejumlah kecil air di antara pelat kapasitor secara dramatis meningkatkan kapasitasnya.

Sayangnya, air adalah pelarut yang sangat baik, dan zat yang larut di dalamnya biasanya membentuk elektrolit. Adalah bermanfaat untuk menahan air suling di udara, dan melarutkan karbon dioksida dengan sendirinya, membentuk elektrolit - solusi lemah dari asam karbonat. Air mampu melarutkan dinding kapal di mana ia berada.Pencampuran sedikit garam, terutama klorida dan sulfida natrium, kalium, kalsium, secara dramatis meningkatkan konduktivitas air. Karena itu, dalam praktiknya, sebagai dielektrik, air tidak baik.

Gas SF6

. — , . — «», , , .

, — . : — . , .

:

1 : : , , .
2 : : , , , , .
3 : : , , , , .
4 : : , , , , , .
5 : : , , , .
6 : : (), , .
7 : : (FR-4), , .
8 : : , .
9: Plastik: polytetrafluoroethylene, polivinil klorida, polietilen tereftalat dan silikon.
10 : Plastik: poliamida, polimida, polimetil metakrilat dan polikarbonat. Sejarah penggunaan plastik.
11 : Kaset dan tabung isolasi.
12 : Final