الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا – ایران ترجمه – Irantarjomeh
مقالات ترجمه شده آماده گروه نساجی
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی
مقالات رایگان
قیمت
قیمت این مقاله: 20000 تومان (ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
شماره |
65 |
کد مقاله |
TXT65 |
مترجم |
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh |
نام فارسی |
مشخصههای دینامیكی شارژ در الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا |
نام انگلیسی |
Charge dynamic characteristics in corona-charged polytetrafluoroethylene film electrets |
تعداد صفحه به فارسی |
17 |
تعداد صفحه به انگلیسی |
5 |
کلمات کلیدی به فارسی |
الكتریت پلیمری- دینامیكهای شارژ- میكرو ساختارهای مواد |
کلمات کلیدی به انگلیسی |
Polymer electrets- Charge dynamics- Material microstructure |
مرجع به فارسی |
ژورنال دانشگاه علوم زیجیانگ- چین |
مرجع به انگلیسی |
Journal of Zhejiang University SCIENCE |
سال |
2004 |
کشور |
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
مشخصههای دینامیكی شارژ در الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
چكیده
در این مقاله، مشخصههای دینامیك شارژ تزریق، انتقال و افت در الكتریتهای لایه پلیتترافلورواتیلن (PTFE) دارای تخلخل یا بدون آن بوسیله شارژ كورونا و روالهای برآورد شبیه سازی هم دما و گرمایی افت پتانسیل- سطح مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده معرف آن میباشند كه پتانسیل سطحی اولیه، چه با شارژ مثبت یا منفی، در PTFE غیر متخلخل بسیار بیشتر از PTFE متخلخل میباشد. برای فیلم یا لایه متخلخل، مقدار پتانسیلهای سطحی اولیه با افزایش ضخامت فیلم افزایش مییابد. بر این اساس، دمای شارژ بالاتر میتواند بطور قابل ملاحظهای پایداری شارژ را بهبود بخشد. دینامیك شارژ با میكروساختارهای مواد، مطابق با میكروگرافهای اسكن الكترونی آنها، داررای همبستگی میباشند. برای لایههای PTFE غیر متخلخل، قابلیت تغییر حالت قطبی شدگی پیوندهایC-F مبدا اصلی شارژهای الكتریت بحساب میآید. با این حال، برای لایه PTFE متخلخل، بواسطه مساحت بیشتر سطح میانی و بلورینگی بیشتر، میتوان مقدار بیشتری از حالت گیرافتادگی نوع میانی را انتظار داشت.
كلمات كلیدی: الكتریت پلیمری، دینامیكهای شارژ، میكرو ساختارهای مواد
مقدمه
پلیتترافلورواتیلن(PTFE) یكی از مهمترین مواد الكتریت پلیمری آلی عایق است كه در بسیاری از زمینهها نظیر سنسورها، ژنراتورها و موتورها، تشعشع سنج هوایی و فیلترهای هوای دمای بالا، مواد زیستی- كاربردی و غیره، به ویژه از زمانی كه ثبات یا پایداری ذخیره شارژ فوقالعاده و ضرایب پیزوالكتریك شبه- استاتیك و دینامیكی در فیلم یا لایه PTFE متخلخل نیز شناسایی شدهاند، بكار گرفته میشود، (Xia و همكاران، 1999؛ Schwodiauer و همكاران، 2000 ؛ Kressmann و همكاران، 1996). مدلهای متنوعی بر پایه معادلات شیمیایی برای مشخص سازی و رها شدگی از گیرها یا تلهها، خلق جفتهای حامل، تركیب یا دوبارهسازی، تشكیل ناگهانی و غیره جهت پدیدههای الكتریت بكار برده شده اند (Sessler و Hillenbrand). به هر حال، مطالعات تجربی بسیاری نشان دادهاند كه پدیده الكتریت در فیلمها یا لایههای متخلخل از فیلمهای غیر متخلخل بسیار متفاوت است (Xia و همكاران، 1999). تئوریهای رایج نمیتوانند تفاوت دینامیكهای شارژ را در بین الكتریتهای پلیمری متخلخل و غیر متخلخل نشان دهند. برای مثال، یك پتانسیل بسیار زیاد سطحی میتواند بر روی سطح فیلم غیر متخلخل در طول شارژ كورونا و بدون شبكه كنترل رسوب نماید؛ اما نظیر چنین پدیدهای در بین فیلمهای متخلخل مشاهده نمیشود و برای فیلمهای ضخیمتر، پتانسیلهای سطحی بالاتری برای فیلم متخلخل قابل دستیابی است، كه برای فیلم نامتخلخل این چنین نخواهد بود. به علاوه، ضریبهای شبه پیزوالكتریك بالا در PTFE تنها بر روی نمونههای بدون الكتریتهای تبخیر شده اندازهگیری شده است (Gerhard-Multhaupt و همكاران، 2000).
در این مقاله فیلم PTFE متخلخل و نامتخلخل با ضخامت و تخلخلهای متفاوت به وسیله روش شارژ كورونا مورد شارژ قرار گرفتند و رفتارهای شارژ ترزیقی، انتقال و افت به وسیله سنجش مقادیر افت پتانسیل سطح محرك همدما و گرمایی و غیره نیز مورد بررسی واقع شدند. میكروگرافهای اسكن الكترونی نشان داد كه این دینامیكهای شارژ با میكروساختارهای فیلمها مرتبط میباشد.
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
مواد و روشهای تجربی
فیلمهای پرفلوروپلیمر
فیلم PTFE متخلخل و با ضخامت 90 (90 میكرومتر) (و با تخلخل 70%) و ضخامت 170- 150 میكرومتر (و تخلخل 50%) از موسسه پلاستیك شانگهای تامین گردیده است. فیلم PTFE متخلخل با ضخامت 63 میلیمتر (و تخلخل 91%) از () تامین شد. نمونههای PTFE نامتخلخل با ضخامت 50 میكرومتر هم از فیلمهای PTFE تفلون كمپانی دوپونت () بصورت تجاری قابل تامین بودند. همه نمونهها به وسیله ایزوپروپانول قبل از اینكه شارژ شوند شفافسازی شده و سپس بصورت مربع شكلهای 3 cm * 3 cm بریده شدند.
شارژ كورونای مثبت و منفی در دماهای بالا
یك الكترود آلومینیمی سیلندری 100 نانومتری با قطر cm 5/1 از یك طرف در خلاء تبخیر شد. شارژ مثبت و منفی به وسیله دشارژ یا تخلیه كورونای نقطه- به- سطح در هوا تحت شرایط عادی و نرمال بدست آمد (دماهای 30، 90، 150 درجه سانتیگراد، فشار اتمسفر 3/101 كیلو پاسكال، رطوبت نسبی 45%). طرف آلومینمی فیلم بر روی یك شعله هیتر قرار داده شد و صفحه فلزی آنرا بصورت الكتریكی به زمین متصل نمود. فاصله هوایی بین الكترود سوزنی و سطح نمونه 4 سانتیمتر بود كه پلاسمای نزدیك سوزن نمیتوانست بصورت مستقیم بر روی نمونه اثر كند و نیز قطر سطح نمونه در حد چند سانتیمتر بود به جز در نقاط بیرونی بطور اخص، شرایط شارژ بصورت ذیل اعمال شد: ولتاژ سوزن الكترود و زمان شارژ 5 دقیقه مشخص شد. بعد از شارژ، نمونهها در جعبههای كوچكی به منظور كمینه كردن افت شارژ به واسطه یونهای محیط ذخیره و نگهداری شدند.
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
اندازهگیری افت پتانسیلهای سطحی محرك هم دمایی و گرمایی
پتانسیلهای سطحی موثر به وسیله ولتمترهای الكترواستاتیك جبران كننده میدان غیر تماسی تعیین گردیدند (مدل 344، TREK، آمریكا). پس از شارژ شدن در دمای بالا، نمونهها معمولا بلافاصله از محفظه شارژ به صفحه فلزی متصل به زمین به منظور اندازهگیری پتانسیل سطحی منتقل میشوند كه این موضوع بواسطه جلوگیری از افت پتانسیل در دماهای بالاتر خواهد بود. برای اندازهگیری افت پتانسیل سطحی، محرك حرارتی با نرخ °C/min 6 (دقیقه/ درجه سانتیگراد 6) از دمای RT تا °C260 اندازهگیری و مقدارهای سطحی در فواصل دمایی °C10 ثبت گردیدند.
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
نتایج تجربی
رفتار شارژ كورونا
در زمانی كه الكتریتها به وسیله شارژ كورونا شكل داده میشوند انواع مختلفی از یونها از تخلیه كورونا در هوا پراكنده شده و از الكترود به مواد ترزیق میشوند. برخی از یونها دوباره در سطح مواد تركیب شده و سبب افزایش تغییرات شیمیایی در آنها میشوند، در حالیكه یونهای باقیمانده در حجم مواد نفوذ میكنند، جاییكه شارژ آنها در ابتدا توسط تلههای عمیق و سپس كم عمق بدام افتاده و بعدا ممكن است بواسطه مولكولهای برانگیخته شده بوجود آمده – كورونا رها شده و به توده مواد در میدان الكتریكی داخلی، وابسته به شارژ تزریق شده، انتقال داده شوند ( و ، 1986). دانسیته شارژ محبوس شده با ثبت پتانسیلهای سطحی سنجیده میشود.
افت پتانسیل سطحی محرك حرارتی
به منظور آشكارسازی پایداری حرارتی شارژ در فیلمهای الكتریك، اندازهگیری افت پتانسیل سطحی تحت اثر محرك حرارتی صورت پذیرفت. نمونهها به ترتیب در دماهای 30، 90 و 150 درجه سانتیگراد شارژ و سپس به مدت 5 روز در جعبه بسته كوچكی ذخیره و نگهداری شدند كه این امر منجر به حذف برخی شارژهای مازاد رشد یافته میشود. آزمایش و یك محفظه بسته انجام گرفت بگونهای كه نمونهها بر روی یك صفحه فلزی متصل به زمین قرار داشتند. نتایج در شكل (2) به نمایش درآمدهاند كه معرف برای فیلم نامتخلخل با ضخامت 50 میكرومتر در شكل (2) و در شكل (3) و (4) به ترتیب برای فیلم PTFE متخلخل با ضخامتهای 63 و 90 میكرومتر میباشند.
ارتباط دینامیكهای شارژ و میكرو ساختارهای مواد
PTFE معمولا از فازهای كریستالی و غیر كریستالی تشكیل شده است. میكرو ساختار آن، همانگونه كه توسط Bunn و همكارانش گزارش شده است، شامل باندهای بلند اما نسبتا نازك در برگیرنده اتصالهای عرضی عمود بر طول باند آن میباشد. این رشتهها كریستالیتههای PTFE هستند كه بصورت صفحهای میباشند كه توسط نواحی غیر كریستالی از یكدیگر منفك شدهاند.
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا
نتیجهگیری
1- چه شارژ بصورت مثبت و چه منفی باشد، پتانسیلهای سطحی اولیه در فیلمهای نامتخلخل بسیار بیشتر از فیلمهای متخلخل هستند، و با افزایش دمای شارژ كاهش مییابند. پتانسیلهای سطحی اولیه برای فیلم متخلخل با افزایش ضخامت فیلم افزایش خواهند یافت.
2- پایداری شارژ فیلم نامتخلخل بطور منظم با افزایش دمای شارژ افزایش مییابد. برای PTFE متخلخل، این نظم مشهود نمیباشد، اما دمای افت اولیه نمونههای شارژ شده در 30 درجه سانتیگراد كمترین مقدار است.
3- نسبت فاز كریستالی به غیر كریستالی عامل اصلی اختلاف ساختاری بین فیلمهای متخلخل و نامتخلخل است. بنابراین، اختلاف دینامیكهای شارژ آنها نیز به درجه بلورینگی آنها مرتبط است.
4- برای فیلمهای PTFE نامتخلخل، قابلیت پولاریزه شده پیوندهای C-F افزایش مییابد و به هنگامی كه دمای شارژ زیاد میشود بسمت توده انتقال میبابد، كه شارژهای كم و بیش حجیم توزیع شدهای را در بر خواهد داشت، كه خود معرف آن است كه تغییر قابلیت پولاریزه شدن باندهای C-F بعنوان مبدا اصلی شارژهای الكتریت میباشد. برای فیلم PTFE متخلخل، شارژهای كورونا را میتوان بداخل توده آن از طریق حجم تو خالی تزریق نمود و آنها را در موقعیتی خاص و یا فضای آزاد به تله انداخت، بگونهای كه میتوان تعداد بیشتری از شارژهای به تله افتاده نوع دوم و سوم مورد علاوه بر شارژ نوع اول را انتظار داشت كه این امر به دلیل سطح داخلی بزرگتر و بلورینگی بیشتر میباشد.
الكتریتهای لایه پلی تترافلوئوراتیلن شارژ – كورونا