Этот удивительный электрет

Posted by bullvinkle under Журнал

Многим из нас знаком советский электретный микрофон типа МКЭ-3, а те, кто не знаком, все равно применяют его или его аналоги в повсеместной практике, даже не догадываясь о замечательных свойствах материала – электрета (поляризованного диэлектрика), используемого в нем.

Не менее примечательна история появления этого замечательного материала… В 1943 году во время боевых действий на Тихом Океане американский флот захватил японский эсминец. Для изучения вражеской техники на корабль прибыли специалисты флота, осмотрели все – от трюма до капитанской рубки. Связист подробно изучил систему телефонной связи, она работала как часы. Одного он не мог понять, как система может работать без источника питания, ни батарей, ни аккумуляторов не было и в помине!

Физики разобрались в принципе работы телефонной связи на японском корабле. Ее работа стала возможной благодаря открытию японского физика Егучи, еще в 1922 году получившему новые материалы – электреты (с 1922 года работу с электретами Егучи проводил в обстановке строжайшей секретности для Министерства обороны Японии). Егучи получал электретные материалы из смеси смолы карнаубской пальмы и воска. Нагрев смесь до расплавленного состояния Егучи подал на нее напряжение 10 кВ, после застывания таблетка электрета сохраняла электростатический заряд высокой напряженности в течение нескольких часов (см. рецептуры). Современные электреты могут сохранять заряд до 100 лет, величина заряда достигает 5*10-8 Кл/см2.

В настоящее время электреты получают из таких материалов как: политетрафторэтилен (макс. Поверхностный потенциал 527 В), полиметилметакрилат или органическое стекло (3965 В), рутиловая керамика, смолы, воск,  полимеры, титанаты щелочноземельных металлов и даже растворы органических веществ в летучих растворителях.

Рецептура N1

Нагреваем 2-5 г касторового масла до температуры 75-90 °С и высыпаем в него при помешивании 50 г мелкоизмельченной канифоли (если возится неохота, то возьмите и используйте парафин вместо канифоли и масла, расплавьте его и поместите между электродами – после остывания электрет готов). После чего расплав наливаем в плоскую баночку (стеклянную) или на предметное стекло и помещаем его между электродами, на которые подается напряжение от высоковольтного выпрямителя (5-10 кВ) или электростатической машины. Толщина слоя диэлектрика должна быть менее 4 мм. После остывания канифоль достается из баночки. Электрет готов.

Докажем, что электростатическое поле электрета имеет высокую напряженность. Если около неоновой лампочки быстро провести электретом, то она ярко вспыхнет, так как при пересечении лампой линий электростатического поля на электродах лампы наводится переменное высокое напряжение и лампа начинает светиться. Застывший диэлектрик – электрет способен сохранять заряд в течение нескольких суток. Хранить электреты можно завернутыми в алюминиевую фольгу.

Более стабильные электреты можно получить при нагреве диэлектриков до температуры меньшей или равной температуре плавления, а затем охлаждая их в сильном электрическом поле. При застывании органических растворов в сильном электрическом поле получают так называемые «криоэлектреты». Существуют и другие разновидности электретов: фотоэлектреты, трибоэлектреты и др.

Рецептура N2

Вместо канифоли и касторового масла можно между электродами в баночке поместить какой-нибудь полимер, например – капрон, растворенный в небольшом количестве растворителя. Подать высокое напряжение и после полного испарения растворителя – электрет готов.

Это заметка с третьего выпуска журнала “ПРОграммист”.
Скачать этот выпуск можно по ссылке.
Ознакомиться со всеми номерами журнала.

Обсудить на форуме — Этот удивительный электрет

Похожие статьи

• Компилятор домашнего приготовления. Часть 5
• Подключение микроконтроллера к GPS приемнику
• Кроссплатформенный осциллограф на GTK+/Cairo
• Немного о DSP. Часть 2
• Анимированный осцилограф на WinAPI в С++
• Компилятор домашнего приготовления. Часть 4
• Немного о DSP. Часть 1
• Заставляем Firefox шифровать трафик
• Безопасность PHP. Проверка поступивших данных
• Общение между запущенными копиями своих программ