WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Серебрянников Сергей Сергеевич

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИИЕ СВОЙСТВА ГЕКСАГОНАЛЬНЫХ ФЕРРИТОВ И КОМПОЗИЦИЙ НА ИХ ОСНОВЕ

05.09.02 – электротехнические материалы и изделия

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва – 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский энергетический институт (технический университет)» на кафедре физики электротехнических материалов, компонентов и автоматизации электротехнологических комплексов.

Научный руководитель: к.т.н., Чепарин Владимир Петрович

Официальные оппоненты: д.х.н., профессор Гроздов Александр Григорьевич

к.т.н., профессор Аладьев Николай Андрианович

Ведущая организация: Московский Государственный Институт Радиотехники, Электроники и Автоматики (Технический Университет)

Защита состоится «26» декабря 2008 г. в 15.00 час. на заседании диссертационного Совета Д 212.157.15 при ГОУВПО «Московский энергетический институт (технический университет)» по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 13, ауд. Е-205.

Отзывы на автореферат, заверенные печатью организации, направлять по адресу: 111250, г. Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ГОУВПО «МЭИ(ТУ)».

Автореферат разослан «25» ноября 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

к.т.н., доцент М.В. Рябчицкий

Общая характеристика работы

Актуальность работы. Использование многих основополагающих достижений в области электроники, радиотехники и вычислительной техники во многом стало возможным благодаря уровню и темпам исследований материалов для этих отраслей техники, а так же разработке современных технологий, обеспечивающих получения материалов с заданными свойствами. При этом многие известные материалы требуют расширение областей их применения в различных условиях, в том числе при воздействии магнитных и электрических полей, воздействия различных температур и т.д. Появилась необходимость комплексно изучать свойства одного материала – магнитные, электрофизические, теплофизические и другие. Важное место среди материалов принадлежит ферритам, представляющим собой соединения оксида железа с оксидами других металлов и обладающих уникальным сочетанием магнитных и диэлектрических свойств.

С момент начала промышленного изготовления ферритов, их область применения неизмеримо расширилась. Основными отраслями стали вычислительная и сверхвысокочастотная техника, техника связи и телемеханики, фильтровая техника, электронное приборостроение, междисциплинарная область – электромагнитная совместимость.

Расширение областей применения ферритов, а также ужесточением условий их эксплуатации элементов и приборов на их основе, приводит к необходимости изучения всего спектра свойств, не ограничиваясь знаниями о электромагнитных характеристиках.

Эти причины определяют актуальность исследований, направленных на создание новых ферритовых материалов с требуемым комплексом свойств, систематизацию накопленной информации для развития методологии управления свойствами этих материалов.

Изучение спектра свойств гексагональных ферритов, исследование корреляции электрофизических и магнитных свойств материалов, а также их адгезионных и электрических характеристик.

Работа проводилась в соответствии с тематикой, предусмотренной научно-технической программой Минобразования России «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», «Научные исследования высшей школы в области новых материалов», в рамках грантов Минобразования РФ, по тематическим планам, утвержденным Министерством образования России, по теме «Исследование электрофизических процессов в радиопоглощающих диэлектриках нового типа» номер 06-08-00497-а, а так же «Высокоанизотропные магнитные материалы для устройств СВЧ энергетики» номер 07-08-00237-а. Часть работы проводилось в рамках проекта У.М.Н.И.К.

Цель и задачи работы. Разработка научно-технических основ применения новых композиционных материалов с гексагональными ферритами в различных условиях эксплуатации. Достижение данных целей потребовало решение следующих задач:

Комплексные экспериментальные и теоретические исследование электрофизических и теплофизических свойств композиционных диэлектриков, основой которых является класс гексаферритовых наполнителей, обладающих магнитодиэлектрическими потерями в диапазоне частот 2-20 ГГц и играющих роль высокоэффективной радиопоглощающей среды при частоте естественного ферромагнитного резонанса (ЕФМР).

Получение результатов комплексного исследования физико-химических свойств композиционных радиомагнитных материалов. Установление зависимостей электрических свойств легированных гексаферритов. Экспериментальные исследование зависимости адгезии к различным типам подложки в составе композиции. Наполнение дисперсионными, гексагональными ферритами Z полимерной композиции. Методики исследования электрических, адгезионных и термодиструктивных свойств разработанных композиционных магнитных материалов.

Научная новизна работы:

1. На основе экспериментальных исследований получены зависимости электрического сопротивления v(Т) в диапазоне температур от 20 до 650 оС, для гексагональных ферритов.

2. Впервые получены экспериментальные данные по адгезии композиционных материалов на основе гексагональных к различным металлам.

3. Впервые приведены данные исследования теплофизических свойств композиционных материалов на основе гексагональных ферритов в композиции с эпоксидной смолой.

Практическая ценность полученных результатов:

  1. Разработана экспериментальная установка для определения электрического сопротивления гексагональных ферритов при температурах от 20 до 800 оС;
  2. разработана методика экспериментального исследования адгезионных свойств композиций полимер – феррит к металлическим подложкам;
  3. получены значения параметров электрических свойств гексагональных ферритов Z структуры с различными легирующими добавками
  4. Установлены влияния концентрации легирующих добавок на электрические свойства гексагонального феррита.
  5. изучены теплофизические свойства композиций на основе гексагональных ферритов;
  6. полученны адгезионные свойства композиций полимер – феррит;

На защиту выносятся следующие положения:

  1. экспериментальные данные по электрическим свойствам гексагональных ферритов Z и М легированных различными металлами;
  2. результаты исследования физико-химических свойств композиционных радиопоглощающих магнитных материалов;
  3. результаты исследования электрических и адгезионных свойств радиопоглощающих композиционных материалов;
  4. результаты исследования зависимости адгезии наполненных полимерных композиций с гексагональным ферритом к различным металлическим подложкам;
  5. предложенная оценка термодеструкции композиционных материалов на основе гексагональных ферритов;

КММ использованы при выполнении работ:

  1. по государственному контракту с федеральным агентством по науке и инновациям по теме «Исследование и разработка новых специальных материалов для электротехнических и электроэнергетических устройств»,в рамках федеральной целевой научно-технической программы;
  2. госбюджетных научно-исследовательских работ по теме «Исследование физико-химических и физико-механических свойств новых композиционных магнитных материалов».
  3. в НИР, выполняемой по государственному оборонному заказу на 2007г., утвержденному постановлением Правительства Российской Федерации от 28 декабря 2006 года №812-37 с шифром "Двор-1 (МЭИ)".
  4. в работах, выполняемых по программам Российского фонда фундаментальных исследований научной школой
  5. А так же результаты выполненных исследований используются в учебном процессе МЭИ (ТУ) при подготовке бакалавров, специалистов и магистров по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на XI международной научно-технической конференции студентов и аспирантов (Москва, март 2005 г.), на Международной конференции электротехнические материалы и компоненты (Крым, Алушта, сентябрь 2006), на (Санкт-Петербург, апрель 2006),

Публикации по работе. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих на конференциях:

  1. Серебрянников С.В., Чепарин В.П., Серебрянников С.С., Еремцова Л.Л. Электропроводимость гексагональных ферритов структурных типов Z и W, Тезисы докладов, XI международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов. Москва, МЭИ, 2005.
  2. Серебрянников С.С. Чепарин В.П. Электрофизические свойства гексагональных ферритов Z структуры.(Крым, Алушта, 2006)
  3. Теплофизические свойства гексагональных ферритов на и композитов на их основе (Крым, Алушта, 2008)

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы из 85 наименований, содержит 10$0 страниц, 14 иллюстраций и 5 таблиц.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность, изложены цели и задачи диссертационной работы, методы решения поставленных задач. Описаны состав и структура работы, показана научная новизна и практическая ценность работы, сформулированы положения выносимые на защиту.

Первая глава содержит обзор и анализ литературных источников, постановку задач. Изложены общие положения о свойствах гексагональных ферритов, приведены примеры структур. Изложены принципы развития сфер применения ферритов за последние годы, и обоснование исследования более широкого спектра свойств как самих ферритов, так и композиций на их основе. Проведенный анализ литературных данных выявил, что за последние два года выявил основные направления в изучении и развитии материаловеденья ферритов с гексагональными структурами.

Экспериментальные данные полученные у нас в стране и за границей свидетельствуют, что зависимость электрической проводимости гексагональных ферритов от температуры имеет такой же вид, как и у полупроводников. Проводимость ферритов описывается зонной моделью в основу, которой положена связь энергии активации электрической проводимости с шириной запрещенной зоны или с расположе­нием акцепторного уровня в запрещенной зоне.

Применение ферритов в различных композиционных материалах и устройствах, работающих в условиях воздействия температур отличающихся от нормальной, приводит к необходимости изменения технологии получения и эксплуатации таких материалов и устройств. Возникают проблемы термической стойкости, теплоотдачи, адгезии и др.

В то числе, тепловых расчетов технологических процессов и оборудования, используемых для переработки и производства электротехнических материалов, определения важнейших термодинамических параметров состояний и переходов в материалах, а также их изменений при физических процессах нагревания, кристаллизации, стеклования и др. необходимо знание теплоемкости материалов.

Введением дисперсных наполнителей в полимерные электроизоляционные материалы можно существенно изменить физико-химические свойства получаемых композиционных материалов, что обусловливается изменением подвижности макромолекул, их сегментов, радикалов в граничных с наполнителем слоях, ориентирующим влиянием поверхности наполнителя и взаимодействием с ней полимеров, влиянием наполнителей на образующуюся структуру полимеров и т.п. Использование в качестве наполнителей традиционных и нетрадиционных материалов дает возможность не только разработать материалы с новыми свойствами, но и расширить представления о влиянии наполнителей разного типа на структуру и свойства композиций для электроники и радиотехники.

Во второй главе приводятся результаты исследования адгезии наполненных композиций к различным металлическим подложкам.

Для проведения испытаний по определению адгезии применялся адгезиометр, разработанный в МЭИ(ТУ) на кафедре ФЭМАЭК, В.Н. Бородулиным. В основу конструкции адгезиометра положен принцип одновременного отрыва полимерной пленки в системе металл-полимер-металл (цилиндр-полимер-плоскость) или отвержденного «массивного» полимера от субстрата в аналогичной системе. Усилие отрыва, создаваемое электромагнитом, со скоростью 37 г/с прикладывается перпендикулярно плоскости контакта пленка-подложка (нормальный отрыв) и характеризуется силой, отнесенной к единице площади контакта при чисто адгезионном отрыве. Прибор рассчитан на последовательное испытание 8 образцов и позволяет на однотипных образцах снимать зависимость удельного усилия отрыва от температуры или давления.

Были получены данные по исследованию относительного удельного усилия отрыва от алюминиевого сплава при разной концентрации наполнителя. Измерения проводились при комнатной температуре для указанной выше композиции. Было установлено, что среднее значение этого параметра (в относительных единицах) уменьшается по сравнению с чистой эпоксидной смолой ЭД-22 (без наполнителя) в 5,2-6,3 раза, %, что показано на рис.1. для композиционных содержащих наполнителя объем в 20, 50 и 80 %. Коме этого были проведены исследования когезионной и адгезионной составляющей отрыва таблица

рис.1

Следует отметить, что экспериментальная работа по определению адгезионных параметров подобных материалов весьма трудоемка, особенно в сочетании с получением нужных магнитных свойств. Поэтому, возможно, в дальнейшем следует решать эту задачу с использованию косвенных (корреляционных) методов оценки адгезионной прочности композиционных магнитных материалов.

Таблица 1. Результаты исследования когезионной и адгезионной составляющей отрыва

№ обр.

1

2

3

4

5

6

7

8

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»