Межфазное электрическое взаимодействие в конденсированных системах с полярной жидкой матрицей

• Автор: Борисов, Владислав Станиславович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Литературный обзор

1.1 Макроетруктурные и электрофизические показатели неупорядоченной гетерогенной системы "частицы слюды — связанная вода"

1.2 Особенности структуры и электрофизические свойства кристаллов слюды

1.3 Закономерности электро- и массопереноса, а также процессов поляризации в тонких пленках на активной слюдяной подложке
2 Обоснование методов экспериментального исследования электрофизических и релаксационных свойств гетерогенных систем

2.1 Метод диэлектрической спектроскопии

2.2 Диэлектрические потери в переменном внешнем поле

2.3 Электропроводность гетерогенных кристаллических систем

и энергия активации носителей тока

2.4 Метод термостимулированной спектроскопии в случае гетерогенных систем с релаксацией дебаевского типа
3 Электретно-термический и диэлектрический анализ структурных свойств низкоразмерных слюд
3.1 Отличительные особенности электрофизических процессов в мелкоразмерных слюдах
3.2 Методика экспериментального исследования макроструктур-ных и диэлектрических параметров диспергированных слюд
3.3 Электретно-термический анализ структурных особенностей и собственного поляризованного состояния мелкоразмерных слюд

3.4 Поляризационные эффекты в низкоразмерных слюдах при наличии межфазного электрического взаимодействия
3.5 Температурный фактор процессов диэлектрической релаксации в низкоразмерных слюдах
4 Особенности диэлектрической релаксации и структурных переходов в тонких пленках воды на активной поверхности кристалла слюды
4.1 Экспериментальное исследование поляризационных явлений
и электропроводности кристаллов слюды
4.2 Влияние размерных эффектов на электрофизические свойства и термодинамическое состояние водных пленок в кристаллах слюды
4.3 Взаимосвязь между изменением структуры и дисперсией диэлектрической поляризации тонкой водной пленки на активной поверхности
5 Влияние межфазного электрического взаимодействия на особенности диэлектрического отклика электроактивных конденсированных систем
5.1 Современное состояние вопроса
5.2 Теоретическая модель
Выводы по работе
Список литературы

Введение
Актуальность работы. Разработка и создание структурно-неоднородных материалов, модифицированных электрически активными частицами с высокоразвитой поверхностью, является одной из актуальных задач современной физики конденсированного состояния и, в том числе, нанотехнологий. Несмотря на значительное внимание, уделяющееся исследованию поляризационных процессов в электрически нейтральных конденсированных средах, остается актуальным вопрос о взаимосвязи между структурными свойствами и диэлектрическим откликом гетерогенных систем при наличии в них межфазного взаимодействия твердой и жидкой компонент.
В качестве армирующих наполнителей и наномодификаторов для современных композитных материалов широко используются механоактиви-рованные природные слюды, характеризующиеся высокой электрической активностью. Внедрение мелкоразмерных частиц слюды в сплошную однородную среду (матрицу) позволяет эффективно влиять на диэлектрические, механические и тепловые свойства, полученных гетерогенных систем. Создание перспективных композитных материалов на основе мелкоразмерных слюд и прогнозирование их физико-механических свойств невозможно без выяснения механизмов влияния активных наполнителей на структурные свойства матричных систем. В настоящее время остается открытым вопрос о природе возникновения и механизме межфазного взаимодействия компонент внедряемых частиц и матрицы исходного материала на границах раздела фаз.
Природные слюды, используемые в промышленности, изучались достаточно продолжительное время, однако следует отметить, что как объекты физики конденсированного состояния они исследованы крайне слабо. Наличие в мелкоразмерных слюдах твердых частиц с высокоразвитой поверхностью приводит к эффективной адсорбции этими частицами полярных молекул воды. В результате электрического взаимодействия активной твердой и полярной жидкой компонент данной системы на межфазной границе контакта происходит интенсивное накопление свободного межфазного заряда, приводящего к возникновению градиентов потенциала внутреннего

2 Обоснование методов экспериментального исследования электрофизических и релаксационных свойств гетерогенных систем
2.1 Метод диэлектрической спектроскопии
Как уже было замечено, разработка новых композитных материалов на основе диспергированных слюд станет возможной только после проведения комплекса фундаментальных исследований релаксационных и электрофизических процессов в гетерогенной системе диспергированной слюды. При этом первостепенное значение имеет изучение процессов электро-и массопереноса, а также фазовых и структурных изменений в тонких пленках адсорбированной воды, присутствующей в таких системах повсеместно. Наиболее точным и информативным из существующих методов исследования структуры и свойств вещества является метод диэлектрической спектроскопии, основанный на измерении отклика изучаемой системы на заданное внешнее поле и позволяющий определить ее диэлектрические и структурные макроскопические параметры. Указанный метод дает возможность проведения динамического мониторинга состояния и характеристик исследуемой системы при воздействии на неё переменных внешних условий путем изучения закономерностей поляризации, электропроводности, а также диэлектрических потерь во внешнем электрическом поле с определенным частотным спектром.
Поляризация по определению заключается в образовании электрических диполей в объеме диэлектрика при помещении его во внешнее электрическое поле. Для количественного описания поляризации диэлектрика пользуются понятием вектора поляризации Р, который, как известно, представляет собой дппольный момент единицы объема диэлектрика, возникающий при внесении его во внешнее электрическое поле. Составляющая Рп = Р -п вектора поляризации по внешней нормали к поверхности поляризованного диэлектрика численно равна плотности связанных зарядов, распределённых по этой поверхности. Эта интерпретация вектора поляризации применима и в случае неоднородной поляризации, при которой