面向所有人的电气材料指南。 第4部分

电气材料的持续指导。 在这一部分中,我们开始分解电介质,其中一部分完全致力于无机电介质:瓷器,玻璃,云母,陶瓷,石棉,SF6气体和水。

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除导体外,电子设备的生产还需要电介质。 根据条件和任务,电介质的不同属性可能很重要:耐热性,损耗角正切,吸湿性,机械强度等。

聚合物手册部分更加肤浅。 事实是,聚合材料的性能取决于合成条件,引入的添加剂,热处理和后续加工。 因此,两个聚苯乙烯样品的性能可能有很大差异。 塑料制造商会根据组成来进行各种技巧和操作,从而做出重要而不是很大的改变。 就像书籍,同一作品的不同版本,在新闻纸上布局不佳的地方,在高质量纸上某个地方(带有来自时装师的彩色插图)一样。 这两本书都是《指环王》,但使用的印象可能有所不同。 因此,给出了不同类型聚合物的一些常规性能;有关更准确的特性,请参阅参考书。

电子技术中使用的材料会随着我们的进步而改变。 因此,以前,例如,木材,丝绸,硬质橡胶被广泛使用。 如今,许多材料已被更便宜,技术更先进的替代品所取代。 该手册包含用于一般开发的数据的描述,包括历史资料。 还添加了完成主题披露所需的信息。

无机电介质


中国


是通过烧制高岭土,石英,长石和粘土的混合物而获得的致密耐用陶瓷。 它类似于厨房中的瓷杯,只是很少被釉覆盖。

应用实例


高温绝缘子。 以瓷珠的形式,用于加热螺旋末端的绝缘。 鳞片状的设计允许弯曲而不会暴露导体。


光束示波器的水银弧光灯的外壳。 框架由铝合金制成,黑色外壳为碳酸盐,瓷珠将连接灯的导体绝缘。 灯泡在工作期间会非常热。 一束来自各种加热器的瓷珠。


来自内燃机的火花塞。 中心电极用瓷绝缘。 没有其他电介质能够承受燃烧室内的温度,压力和燃料的长时间暴露。

电气项目。 如果您在灯座内部看,则包含连接薄片的零件很可能是用瓷制成的;它可以在白炽灯的高温下长时间工作而不会损失性能。 保险丝盒,插座,灯触点座-在存在加热危险的任何地方,中国都是无与伦比的。


插座,墨盒的薄片支架由瓷制成。 黑色墨盒匣为碳化物。


强大的电阻器具有陶瓷管座。 在绿色电阻器处,绕组隐藏在瓷釉下。

电线杆上的绝缘子。 在照片中,有一个绝缘子,绝缘子是在线路重建过程中被清理掉的一根柱子。 30年的阳光,风,鸟粪,雨水,霜冻丝毫没有影响瓷器,它看起来仍然很新,足以用肥皂清洗绝缘子。


电力线瓷绝缘子。 在瓷绝缘子和钢钩之间,有一个聚乙烯制成的套筒,可以保护瓷免于破裂。 绝缘体的盘状形状允许水排出而无需形成将导体封闭到支撑件的连续层。

缺点


像所有陶瓷一样易碎。 拧紧螺丝,吹气-中国瓦解。

玻璃杯


根据要求,可以使用从易熔钠到难熔石英的不同类型的玻璃。 除耐热性外,玻璃的主要优点是对可见光透明(石英对紫外线也透明)。 另一个重要的优点是可以直观地评估完整性,通常可以看到裂纹。

应用实例


无线电管,照明灯,保险丝盒。 石英管-加热器,电烤炉的外壳。


电力线的玻璃和瓷绝缘子已经在大街上工作了30多年。

缺点。


易碎,不带打击。 突然不均匀加热时,某些等级的玻璃会破裂。

石英玻璃的一个典型特征(但不是强制性的!)是玻璃挤压方向上的大量股线。

关于玻璃有趣的事实


这里值得一提的是蓝宝石水晶,钢化玻璃和化学钢化玻璃。 在许多用于大众消费的电子设备的广告说明中,可以提及这些类型的眼镜。

  • 蓝宝石晶体不是正式的玻璃(它不是非晶态的,就像玻璃一样,而是晶体),但是由于其外部相似性,因此被称为“ 蓝宝石 ”。 蓝宝石晶体是薄薄的蓝宝石(纯Al 2 O 3-氧化铝)薄板。 Leucosapphire比普通眼镜坚硬,因此可用于保护光学器件免受灰尘,军事装备以及昂贵的家用设备中沙粒的磨蚀。 蓝宝石表镜将被刮擦更长的时间。 同时,以合理的价格获得大尺寸的蓝宝石晶体是困难的,因此,具有蓝宝石晶体的片剂将不会很快出现。
  • 钢化玻璃。 玻璃具有良好的压缩性和拉伸性。 通过回火玻璃可以提高玻璃的机械强度-玻璃被加热到高温并急剧均匀地冷却。 结果,在玻璃中形成机械应力,这增加了机械强度。 通常,为了安全起见,对玻璃进行回火。 普通玻璃如果用石头扔进去,会碎成几块很大的碎片,可能会造成严重伤害。 钢化玻璃破坏后会产生很多小碎片,这更安全。 因此,汽车,购物中心,家具的玻璃架子上的所有玻璃都经过了淬火处理。 如果您尝试切割浴室的玻璃架子,则无法加工钢化玻璃产品,因为它会与棉一起碎成碎屑,因此在加工后会进行硬化。 展示钢化玻璃性能的是巴达维亚眼泪。
  • 化学钢化玻璃。 例如,经常提到的大猩猩玻璃。 热钢化方法不适用于薄玻璃板;因此,玻璃板要在溶液中处理,例如用钾离子代替钠离子。 由于钾离子较大,玻璃的表面层似乎会与晶格中的较大原子“破裂”,从而仅产生所需的机械应力。 结果,这种玻璃更坚固,更好地抗划伤。

云母


云母 天然的层状材料,具有耐热性,强度,优良的介电性能。 云母是一大类层状矿物,其中白云母以及有时黑云母和金云母主要用于技术中。

在英语中,云母是云母,因此基于云母的材料的衍生名称是云母,mikalenta,mikafoliy,mikaleks等。

在矿山开采的云母被分解,分类。 将大块手工破碎成板-这就是获得云母的方法-透明,均匀的板。 这种云母质量最高,可用于关键应用-真空技术,辐射输入/输出窗口等。 不幸的是,没有缺陷的大块均匀的云母片很少,因此将各种形状的云母片粘合在一起,从而获得了云母。 如果使用织物(玻璃纤维,纸)作为胶合云母板的基材,则会得到mikalenta,mikafoliy和玻璃纤维 。 将极少量的云母废料压碎,并将水浆的形式像纸一样倒在网格上。 除去水后,云母颗粒用一块布粘在一起-变成云母纸(云母,云母) 。 所得的强度织物可以用有机粘合剂浸渍。 云母纸的柔韧性使其可以作为绝缘体进行缠绕。 也可以通过缠绕获得棒,管。 如果云母被熔融玻璃浸透,则所得的坚固材料称为mikaleks

云母磨成粉尘-颜料的一种成分,由于其“水垢”而产生珠光效果。 颜料主要使用黑云母。

合成材料-氟金云母(合成云母)-是其中-OH基团被氟取代的云母(金云母)。 氟金云母具有更高的耐用性和耐热性,它看起来也像云母,也呈层状但绝对透明/白色,并且不像天然云母那样呈淡黄色。 A,我还没有生动地了解过这种材料。

应用实例


用于在电吹风,加热器,风扇加热器,烙铁等中固定加热元件的结构元件。


家用风扇加热器的加热器。 左侧的结构消耗的材料较少,但可靠性却低得多,尤其是在机械负载下。

作为微波从磁控管发出微波辐射的保护窗口。 (通常将食物放在云母上烧焦,然后变成导体,它开始剧烈地闪闪发光,微波炉的主人不用担心会把微波扔掉,尽管足以切开云母片并更换窗户了。)


云母输出微波辐射的窗口。

由于云母薄板不让气体通过,而是使高能带电粒子通过,因此云母窗用于构造α和β粒子计数器。

用于无线电管的构造-将电极固定在适当的位置。


八角形板由云母制成。

用作云母电容器材料。 云母充当电介质,电极充当-金属在云母板上的导电沉积。 这种类型的电容器越来越少,被基于聚合物薄膜的电容器所取代。 云母电容器可以在高温下工作。


云母电容器是半个世纪前在苏联制造的。


云母板在电容器中。 板上的金属化形成板。

在出现并广泛使用由聚合材料制成的导热绝缘垫片(例如Nomacon)之前,云母板曾用于对组件进行电绝缘,同时保持热接触,例如,当有必要将多个晶体管固定在一个散热器上时,其外壳处于不同电压下。


天然采摘云母板。

关于云母的有趣事实


以前,几个世纪前,当他们无法制造薄的玻璃窗时,通过分解天然云母来制造半透​​明的结构。 由于没有缺陷的大块云母很少见,窗户的形状也很奇怪。


天然云母是透明的。 通过加工天然云母获得的云母材料通常是不透明的。


克拉斯诺亚尔斯克地方传说博物馆博览会上的云母嵌窗

云母是一种相当柔软的材料,云母板(就像其底部的大多数材料一样)很容易用剪刀剪掉。 由于云母的分层性质,它是一种不可靠的职业,各层之间的粘合力很低,因此,在用云母制造零件时,它们与铆钉,孔眼,螺钉等机械固定在一起。


与加热元件的电连接是用空心铆钉制成的。

氧化铝陶瓷


外观与瓷器非常相似,只有更好。 几乎含有纯Al 2 O 3 。 本文详细介绍了更多细节。

耐用的坚固陶瓷:

芯片外壳,通常用于关键应用。


处理器外壳以前是用陶瓷制成的,但是散热和价格竞争的加剧迫使人们放弃了这种材料。 正是由于处理器的陶瓷外壳,才使有关英特尔的浴室中的新俄罗斯和瓷砖开了个玩笑。

电子真空设备的情况。


磁控管的真空瓶外壳由铜和氧化铝陶瓷制成。 照片中可见陶器,帽子和身体之间有一条紫色的皮带。

氧化铝陶瓷非常坚硬,就像许多用金刚石工具加工的陶瓷一样。 微电路陶瓷外壳的碎片是在汽车挡风玻璃上书写信息的绝佳工具,可以留下清晰甚至刮擦的痕迹,其效果不亚于玻璃切割器。

这种陶瓷致密,不吸收水分,保持真空,在急剧的温度下降和热冲击过程中不会破裂。 同时,金属膜在表面上的附着力很高,这使得可以在陶瓷上制作走线并密封焊接金属零件。

石棉


独特,无与伦比的材料。 天然纤维,“山亚麻”。 它是一种阻燃电介质。 它已被用于许多应用中,从增强添加剂到聚合物,最后以加热装置绝缘。 提供床单,线,纱的形式。 通常,它仅在低电压(最高1 kV)中用作绝热体和电介质。


一块石棉板和一根旧的肮脏的石棉线。 石棉摸起来非常柔软,不会像玻璃纤维那样刺破。

广泛用于建筑。 石板是用石棉纤维增强的水泥,石棉纤维几乎是永恒的材料。 其廉价和耐火性受到高度赞赏。 但是,只有一个:

石棉是致癌物。 此外,第一类致癌物(来自IARC)以及砷,甲醛。 长期的观察表明,石棉产品中含有纤维粉尘,吸入时会引发肺部疾病-石棉沉滞症。 首先,石棉开采和加工企业的高风险工人。 每天使用石棉产品的人受到的威胁较小。 在其他情况下,没有理由惊慌,如果您的屋顶在乡下被石板覆盖,而浴室的炉灶被石棉纸板覆盖,那么您很可能不是死于石棉,而是死于心血管系统疾病( 死亡率统计 )。

石棉和石棉产品仍被广泛生产,因为在某些任务中,根本没有什么(或太昂贵)的替代石棉而不损失其性能。 石棉是建造包含加热器或热零件的实验设备的优良材料。 在一块石棉纸板上,您可以用气体燃烧器将零件平稳地加热到1000°C,同时保持其形状。 石棉线便于拧紧加热器中的镍铬合金。

自行车(来自Wikipedia):
关于Akinfiy Demidov如何从他的乌拉尔工厂给彼得一世带来漂亮的雪白桌布的传说一直存在。 用餐期间,他大胆地敲了一下桌布上的一碗汤,倒了一杯红酒,然后将桌布弄皱,扔进了壁炉。 然后,他从火堆里出来,向国王展示:她身上没有一点斑点。 这桌布是用乌拉尔温石棉石棉制成的。 实际上,Demidov农奴工人在石棉织物的制造方面已经取得了卓越的成就。

他们制作了镂空女士帽子,手套,钱包,手袋和花边。 它们不需要清洗,被扔到火中,冷却几分钟后,它们可能会再次磨损。 石棉织物具有弹性,比抗拉钢丝强。


这绝对是违反直觉的,但是此处包含此项目是为了让您大吃一惊。 水实际上不传导电流! (UPD:在准备出版物时,出现了一篇有关它的文章 。)他们到处都教导说水是电的良导体,通常是。 但是不含H 2 O的纯净去离子水不传导电流-电阻率为18MΩ·cm。 传导电流的水不够清洁。 电导率测量是一种相当简单的评估水质和纯度的方法。


无线电商店的一瓶去离子水。 电子设备的印刷电路板只能用蒸馏水或去离子水清洗,否则水中的盐分会引起麻烦。

具有强极性和可移动分子的水不仅是绝缘体,而且具有很高的介电常数-在室温下约为81(在大多数普通电介质中,它不超过20-30)。电容式湿度计就是基于此:电容板之间的少量水会大大增加其容量。

不幸的是,水是一种极好的溶剂,溶解在其中的物质通常会形成电解质。值得在空气中放置蒸馏水,它本身会溶解二氧化碳,形成电解质-一种弱的碳酸溶液。水能够溶解其所在的容器的壁。盐,尤其是钠,钾,钙的氯化物和硫化物的最细微混合,会大大提高水的电导率。因此,实际上,水作为电介质不好。

六氟化硫气体


电介质可能是气态的。干燥空气是良好的电介质,但在某些问题上其绝缘性能不足。气态电介质的一个例子是六氟化硫或“ SF6”,它比空气重,并且击穿电压比空气高几倍,这使得电机更加紧凑。

这是一种相当有趣的体验,当吸入氦气时,使用SF6时人的声音会变高,看起来却有所不同-声音会变其他视频:一对氦-六氟化硫。由于SF6比空气重,所以有轻型可以漂浮在其中

链接到手册的各个部分:


1:导体:银,铜,铝。
2:导体:铁,金,镍,钨,水银。
3:导体:碳,镍铬合金,热稳定合金,焊料,透明导体。
4:无机电介质:瓷,玻璃,云母,陶瓷,石棉,气体和水。
5:有机半合成电介质:纸,碱液,石蜡,油和木材。
6:基于酚醛树脂的合成介电体:碳酸盐(电木),getinax,textolite。
7:电介质:玻璃纤维(FR-4),清漆织物,橡胶和硬橡胶。
8:塑料:聚乙烯,聚丙烯和聚苯乙烯。
9:塑料:聚四氟乙烯,聚氯乙烯,聚对苯二甲酸乙二醇酯和有机硅。
10:塑料:聚酰胺,聚酰亚胺,聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯。塑料的使用历史。
11:绝缘胶带和管子。
12:决赛

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN405165/


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