شركة Bailibo Testing تناقش معكم تحليل تقنيات الاستقطاب عالي الجهد ودرجات الحرارة العالية

يعد الاستقطاب عالي الجهد والاستقطاب بدرجة الحرارة العالية من تقنيات استقطاب المواد المهمة في مجال علم المواد. وهي تستخدم بشكل رئيسي في إعداد وتحسين أداء المواد الوظيفية مثل السيراميك الكهرضغطي والمواد الكهروضوئية والبوليمرات. على الرغم من أن كلاهما يهدف إلى تحقيق الترتيب الاتجاهي للمجالات الكهربائية داخل المادة، إلا أن هناك اختلافات كبيرة في آلية عملها ونطاق التطبيق.

1. مبدأ الاستقطاب عالي الضغط

يشير الاستقطاب عالي الضغط إلى الطريقة التقنية لتحقيق الاستقطاب من خلال تطبيق بيئة عالية الضغط وإدخال غاز التلدين (مثل ثاني أكسيد الكربون). تحت ضغط عالٍ، يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون إلى نظام البوليمر ويعمل كمادة ملدنة، وبالتالي يخفض مؤقتًا درجة حرارة التزجج (Tg) للبوليمر. عندما ينخفض ​​Tg إلى درجة حرارة الغرفة أو أقل، يمكن تحقيق استقطاب البوليمر مع Tg أعلى في ظل ظروف معتدلة نسبيًا. بعد اكتمال الاستقطاب، تتم إزالة الغاز الموجود في النظام عن طريق تقليل الضغط، وتعود المادة إلى حالتها الأصلية.

القيد الرئيسي لهذه التقنية هو أنه أثناء عملية تخفيف الضغط السريعة، قد تتشكل ثقوب كبيرة الحجم داخل الفيلم، مما يؤدي إلى ضعف استقرار اتجاه الاستقطاب في درجات الحرارة العالية.

اختبار درجة الحرارة العالية في الموقع

2. مبدأ الاستقطاب بدرجة الحرارة العالية

الاستقطاب بدرجة الحرارة العالية هو عملية استقطاب يتم فيها تطبيق مجال كهربائي بعد تسخين المادة إلى درجة حرارة معينة (عادةً ما تكون قريبة من درجة حرارة كوري للمادة). بالنسبة للمواد الخزفية الكهرضغطية، تكون درجة حرارة الاستقطاب عادة في حدود 100-150 درجة مئوية لتقليل مقاومة دوران المجال الكهربائي بشكل فعال. يتم التحكم في وقت الانتظار بشكل عام من 10 إلى 30 دقيقة.

في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة، يقل المجال القسري داخل المادة بشكل كبير، مما يعني أنه يمكن تحقيق استقطاب كافٍ عند شدة مجال كهربائي منخفضة نسبيًا. تظهر الأبحاث التجريبية أن معامل كهرضغطية طولي (d₃₃) للمادة قد تحسن بشكل ملحوظ بعد الاستقطاب بدرجة حرارة عالية، وتأثير الاستقطاب أفضل من استقطاب درجة الحرارة العادية. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن استقرار الاستقطاب المتبقي المقاس في نطاق درجة الحرارة أقل من درجة حرارة كوري ضعيف نسبيًا.

3. المعلمات التقنية الرئيسية

تشمل المعلمات الأساسية لعملية الاستقطاب مجال عتبة الاستقطاب، والمجال القسري، وكثافة استقطاب التشبع (Ps)، وكثافة الاستقطاب المتبقية (Pr)، وما إلى ذلك. وقد أظهرت الدراسات أنه عندما يكون المجال الكهربائي أقل من حوالي 150 فولت/مم، لا يمكن تحقيق الاستقطاب الكامل حتى فوق درجة حرارة انتقال الطور، مما يشير إلى أن عملية الاستقطاب تتطلب الوصول إلى قوة مجال كهربائي كافية.

رابعا. مجالات التطبيق

تُستخدم تقنية الاستقطاب عالي الجهد ودرجة الحرارة العالية على نطاق واسع في تحضير أجهزة استشعار السيراميك الكهرضغطية والذكريات الكهروضوئية والمحركات والأجهزة الإلكترونية الأخرى، ولها قيمة بحثية علمية وتطبيقية مهمة في مجالات علم المواد وتخزين الطاقة وتحويلها.