مشخصههاي ديناميكي شارژ در الكتريتهاي لايه پلي تترافلوئوراتيلن
شارژ - كورونا
چكيده
در اين مقاله، مشخصههاي ديناميك شارژ تزريق، انتقال و افت در
الكتريتهاي لايه پليتترافلورواتيلن (PTFE)
داراي تخلخل يا بدون آن بوسيله شارژ كورونا و روالهاي برآورد شبيه سازي
هم دما و گرمايي افت پتانسيل- سطح مورد بررسي قرار گرفت. نتايج بدست
آمده معرف آن ميباشند كه پتانسيل سطحي اوليه، چه با شارژ مثبت يا
منفي، در PTFE غير متخلخل بسيار بيشتر از PTFE متخلخل ميباشد. براي
فيلم يا لايه متخلخل، مقدار پتانسيلهاي سطحي اوليه با افزايش ضخامت
فيلم افزايش مييابد. بر اين اساس، دماي شارژ بالاتر ميتواند بطور
قابل ملاحظهاي پايداري شارژ را بهبود بخشد. ديناميك شارژ با
ميكروساختارهاي مواد، مطابق با ميكروگرافهاي اسكن الكتروني آنها،
دارراي همبستگي ميباشند. براي لايههاي PTFE غير متخلخل، قابليت تغيير
حالت قطبي شدگي پيوندهايC-F مبدا اصلي شارژهاي الكتريت بحساب ميآيد.
با اين حال، براي لايه PTFE متخلخل، بواسطه مساحت بيشتر سطح مياني و
بلورينگي بيشتر، ميتوان مقدار بيشتري از حالت گيرافتادگي نوع مياني را
انتظار داشت.
كلمات كليدي:
الكتريت پليمري، ديناميكهاي شارژ، ميكرو ساختارهاي مواد
پليتترافلورواتيلن(PTFE)
يكي از مهمترين مواد الكتريت پليمري آلي عايق است كه در بسياري از
زمينهها نظير سنسورها، ژنراتورها و موتورها، تشعشع سنج هوايي و
فيلترهاي هواي دماي بالا، مواد زيستي- كاربردي و غيره، به ويژه از
زماني كه ثبات يا پايداري ذخيره شارژ فوقالعاده و ضرايب پيزوالكتريك
شبه- استاتيك و ديناميكي در فيلم يا لايه PTFE متخلخل نيز شناسايي
شدهاند، بكار گرفته ميشود، (Xia و همكاران، 1999؛ Schwodiauer و
همكاران، 2000 ؛ Kressmann و همكاران، 1996). مدلهاي متنوعي بر پايه
معادلات شيميايي براي مشخص سازي و رها شدگي از گيرها يا تلهها، خلق
جفتهاي حامل، تركيب يا دوبارهسازي، تشكيل ناگهاني و غيره جهت
پديدههاي الكتريت بكار برده شده اند (Sessler و Hillenbrand). به هر
حال، مطالعات تجربي بسياري نشان دادهاند كه پديده الكتريت در فيلمها
يا لايههاي متخلخل از فيلمهاي غير متخلخل بسيار متفاوت است (Xia و
همكاران، 1999). تئوريهاي رايج نميتوانند تفاوت ديناميكهاي شارژ را
در بين الكتريتهاي پليمري متخلخل و غير متخلخل نشان دهند. براي مثال،
يك پتانسيل بسيار زياد سطحي ميتواند بر روي سطح فيلم غير متخلخل در
طول شارژ كورونا و بدون شبكه كنترل رسوب نمايد؛ اما نظير چنين پديدهاي
در بين فيلمهاي متخلخل مشاهده نميشود و براي فيلمهاي ضخيمتر،
پتانسيلهاي سطحي بالاتري براي فيلم متخلخل قابل دستيابي است، كه براي
فيلم نامتخلخل اين چنين نخواهد بود. به علاوه، ضريبهاي شبه
پيزوالكتريك بالا در PTFE تنها بر روي نمونههاي بدون
الكتريتهاي تبخير شده اندازهگيري شده است
1- چه شارژ بصورت مثبت و چه منفي باشد، پتانسيلهاي سطحي اوليه در
فيلمهاي نامتخلخل بسيار بيشتر از فيلمهاي متخلخل هستند، و با افزايش
دماي شارژ كاهش مييابند. پتانسيلهاي سطحي اوليه براي فيلم متخلخل با
افزايش ضخامت فيلم افزايش خواهند يافت.
2- پايداري شارژ فيلم نامتخلخل بطور منظم با افزايش دماي شارژ افزايش
مييابد. براي
PTFE متخلخل، اين نظم مشهود نميباشد، اما دماي افت اوليه نمونههاي
شارژ شده در 30 درجه سانتيگراد كمترين مقدار است.
3- نسبت فاز كريستالي به غير كريستالي عامل اصلي اختلاف ساختاري بين
فيلمهاي متخلخل و نامتخلخل است. بنابراين، اختلاف ديناميكهاي شارژ
آنها نيز به درجه بلورينگي آنها مرتبط است.
4- براي فيلمهاي
PTFE نامتخلخل، قابليت پولاريزه شده پيوندهاي C-F افزايش مييابد و به
هنگامي كه دماي شارژ زياد ميشود بسمت توده انتقال ميبابد، كه شارژهاي
كم و بيش حجيم توزيع شدهاي را در بر خواهد داشت، كه خود معرف آن است
كه تغيير قابليت پولاريزه شدن باندهاي C-F بعنوان مبدا اصلي شارژهاي
الكتريت ميباشد. براي فيلم PTFE متخلخل، شارژهاي كورونا را ميتوان
بداخل توده آن از طريق حجم تو خالي تزريق نمود و آنها را در موقعيتي
خاص و يا فضاي آزاد به تله انداخت، بگونهاي كه ميتوان تعداد بيشتري
از شارژهاي به تله افتاده نوع دوم و سوم مورد علاوه بر شارژ نوع اول را
انتظار داشت كه اين امر به دليل سطح داخلي بزرگتر و بلورينگي بيشتر
ميباشد.
