Физика диэлектриков, Тимохин В.М., 2013

Физика диэлектриков, Тимохин В.М., 2013.

   Учебное пособие содержит теоретические и экспериментальные исследования материалов, начиная с модельных кристаллов льда, гидросульфатов кальция и меди, до практически применяемых кристаллов онотского талька, слюды мусковита и флогопита, являющихся сырьём для изготовления электроизоляционных материалов. Подробно исследованы кристаллы йодата лития, применяемые в лазерных технологиях; туннельный эффект и механизм протонного транспорта и диэлектрической релаксации в условиях высоких и низких температур, в агрессивной среде и при воздействии ультразвуковых вибраций в высокочастотном электрическом поле. Разработана математическая модель и описаны новые методы диагностики и исследования кристаллических материалов.
Предназначено для подготовки магистров, аспирантов и дипломированных специалистов вузов по специальностям «Материаловедение и технология материалов», «Техническая физика», «Электроника и наноэлектроника», а также для инженеров по эксплуатации энергетических установок, электрооборудования и средств автоматики. Содержит материал, который заинтересует инженеров-физиков и эксплуатационников.




Структурные особенности и динамика прогонов в кристаллах.
Недавно был обнаружен новый класс протонных проводников -композиционные системы типа «ионная соль - оксид», МХ-А12О3, MX-галогениды, сульфаты, нитраты щелочных и щелочноземельных металлов. Однако протонная проводимость у них возникает во влажной среде или в водороде до 1 См - м-1, а при 150 °С они теряют воду и становятся диэлектриками. Термином «протонная проводимость» принято обозначать явление переноса заряда в электрическом поле катионами водорода, т.е. протонами. Тем не менее особенности структуры и химического состава различных кристаллических материалов заставляют существенно изменять основные представления о механизме протонного транспорта в конкретном материале. С 80-х годов прошлого века в связи с развитием концепции водородной энергетики резко вырос интерес к материалам с протонной проводимостью.

В большинстве водородсодержащих кристаллов атомы водорода могут занимать кристаллографические позиции в структуре и образуют упорядоченную сетку водородных связей. Возможно образование одномерных, двумерных или трехмерных сеток водородных связей, которые объединяют структурные единицы соответственно в цепочки, слои или трехмерные структуры. Низкотемпературные фазы кристаллов (NH4)3H(SО4)2, Rb3H(SeО4)2, K3H(SeО4)2, (NH4)3H(SeО4)2, Rb3H(SО4)2,Cs3H(SeО4)2, обладающие сегнетоэластическими свойствами, характеризуются системой упорядоченных водородных связей, попарно соединяющих тетраэдры ХО4. Наличие протонов в структуре этих соединений определяет их основные физико-химические свойства, а формирование отдельных фаз с высокой проводимостью 1 См-м-1 делает такие соединения перспективными для применения, например, в качестве мембран топливных элементов.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Предисловие.
Введение.
Список обозначений и сокращений.
Глава 1. Анализ исследований протонного транспорта в материалах с водородными связями.
1.1. Лёд как идеальная модель кристаллов с водородными связями. Диэлектрическая релаксация во льду.
1.2. Дефекты кристаллической структуры льда.
1.3. Диэлектрическая релаксация и проводимость кристаллогидратов и силикатов.
1.4. Диэлектрическая релаксация и проводимость ионных кристаллов иодата лития.
1.5. Структурные особенности и динамика протонов в кристаллах.
Глава 2. Теоретические основы и методика эксперимента.
2.1. Диэлектрические потери и диэлектрическая проницаемость.
2.2. Термостимулированные токи поляризации и деполяризации.
2.3. Методика расчета параметров дефектов по кривым ТСТД.
Определение концентрации заряда.
2.4. Определение типа релаксационного процесса.
2.5. Расчёт энергии активации при наложении релаксационных процессов.
2.6. Методы и средства измерений параметров кристаллических и электроизоляционных материалов.
2.6.1. Многофункциональное устройство для исследования физико-технических характеристик полупроводников, диэлектриков и электроизоляционных материалов.
2.6.2. Электрическая схема и ошибки измерений.
Глава 3. Протонно-ионный механизм диэлектрической релаксации и проводимости в кристаллогидратах и силикатах.
3.1. Диэлектрическая релаксация и проводимость в кристаллах льда.
3.2. Влияние условий поляризации на спектры ТСТД кристаллов.
3.2.1. Спектры ТСТД онотского талька.
3.2.2. Спектры ТСТД гидросульфата кальция.
3.2.3. Спектры ТСТД гидросульфата меди.
3.2.4. Спектры ТСТД кристаллов слюды (мусковита и флогопита).
3.3. Диэлектрические потери и комплексная диэлектрическая проницаемость.
3.4. Типы и параметры релаксаторов в кристаллогидратах и силикатах.
3.5. Электропроводность и механизм диэлектрической релаксации. Транспорт протонов и туннельный эффект.
3.5.1. Электропроводность и механизм диэлектрической релаксации.
3.5.2. Транспорт и туннелирование протонов.
Глава 4. Протонно-ионный механизм диэлектрической релаксации и проводимости в кристаллах α-LiIO3.
4.1. Температурно-частотные зависимости tgδ и ε* кристаллов α-LiIO3.
4.2. Электрическая проводимость, термостимулированные токи деполяризации и термостимулированная люминесценция в кристаллах α-LiIО3. Влияние анизотропии.
4.3. Механизм трансляционной диффузии протонов в монокристаллах α-LiIO3.
4.4. Инфракрасные спектры.
4.5. ЯМР-спектры протонов в широкозонных кристаллах.
Глава 5. Математическая модель материалов со слоистой кристаллографической структурой.
5.1. Дифференциальные уравнения установления процесса поляризации.
5.2. Уравнение для расчёта плотности ТСТД кристаллов со слоистой кристаллографической структурой.
5.3. Нелинейная теория спектров термостимулированных токов в сложных кристаллах с водородными связями.
5.3.1. Нелинейная модель протонной релаксации.
5.3.2. Кинетика термодеполяризации при блокирующих электродах.
5.4. Сравнение теоретических и экспериментальных спектров ТСТД.
Глава 6. Пробой и Упрочнение кристаллических материалов.
6.1. Вклад транспорта протонов в электрический пробой кристаллических материалов.
6.2. Вклад транспорта протонов в электрическое упрочнение кристаллических материалов.
Глава 7. Новые технологии и методы диагностики материалов с протонной проводимостью.
7.1. Диагностика типа и концентрации дефектов в кристаллических материалах.
7.2. Физические основы технологии получения и диагностики протонных проводников и полупроводников n- и p-типов.
7.3. Действие ультразвука на параметры кристаллических материалов в переменном электрическом поле.
Неразрушающая диагностика качества и готовности кристаллических материалов с протонной проводимостью.
7.4. Термостимулированные токи деполяризации в электроизоляционных материалов на основе плёнок из полипропилена.
Технология получения и диагностики полимеров с низкой температурой стеклования.
7.5. Неразрушающий метод диагностики упрочнения электроизоляционных и кристаллических материалов с протонной проводимостью.
7.6. Метод экологического мониторинга материалов с протонной проводимостью по определению щелочных и кислотных примесей.
7.7. Диагностика температуры появления туннельного эффекта в кристаллических материалах с протонной проводимостью.
7.8. Диагностика количества молекул кристаллизационной воды в кристаллогидратах.
Заключение.
Библиографический список.

Купить .





Теги: учебник по физике :: физика :: Тимохин :: диэлектрик