Влияние химической структуры полиариленфталидов на токи термостимулированной деполяризации

• Автор: Ильясов, Вадим Хабибович
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 155 с. : ил.

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1. Теория поляризации и релаксации в диэлектриках

1.1.1. Модель для описания релаксационной поляризации в твердых диэлектриках . .

1.1.2. Объемнозарядовая поляризация твердых диэлектриков

1.2. Теоретические основы электретнотермического анализа 1.3. Использование метода ТСД для изучения полимера.

1.4. Электрофизические свойства полиариленфталидов

1.4.1. Влияние давления на электропроводность тонких пленок электроактивных полимеров

1.4.2. Эффект дистанционного переключения в системе металл полимер металл . . .

1.4.3. Электронное переключение магнитным полем

1.4.4. Термостимулированное переключение в пленках электроактивных полимеров . ,

1.4.5. Перенос заряда в пленках широкозонных полимеров при сверхнизких температурах
1.5. Выводы
Глава 2. Методы и объекты измерения
2.1. Полиариленфталиды и их свойства ., .
2.1.1 Полидифениленфталид
2.1.2 Сополимеры полиариленэфиркетонов.
2.2. Методика приготовления образцов
2.3. Описание экспериментальной установки .
2.4. Методика измерения температурных зависимостей токов термостимулированной деполяризации
2.5 Расчет заряда высвобождаемого в процессе релаксации
2.6 Апробирование разработанной методики измерений ТСД
2.6.1 Измерения температурных зависимостей ТСД пленок полиметиметакрилата ПММА
2.6.2. Испытание экспериментальной установки при использовании пленок полибутадиена различной толщины
2.7 Анализ ошибок измерений
Глава 3. Результаты измерений тока термостимулированной деполяризации полидифениленфталида
3.1. Влияние напряженности поляризующего электрического ПОЛЯ на температурные зависимости ТСД
3.2. Влияние скорости нагревания на температурные зависимости тока деполяризации
3.3. Влияние толщины пленки полимера на температурную зависимость ТСД
3.4. Обсуждение экспериментальных результатов
3.5. Выводы
Глава 4. Влияние химической структуры полиариленфталидов на спектры ТСД
4.1. Исследование влияния фталидной группировки на
температурные зависимости тока термостимулированной
деполяризации сополимеров полиариленфталидэфиркетонов
4.1.1. Результаты измерений
4.1.2. Обсуждение результатов
4.2 Исследование влияния флуореновой группировки на температурные зависимости тока термостимулированной деполяризации сополимеров полиариленэфиркетонов с флуореновой группировкой
4.2.1. Результаты измерений
4.2.2. Обсуждение результатов
4.3. Сопоставление результатов оптических и термостимулированных исследований
4.3.1 Результаты измерений
4.3.2. Обсуждение результатов
4.4. Выводы
Заключения и выводы
Литература


Предположим, что взаимодействие дипольных частичек твердого тела таково, что частичка может находиться только в двух положениях равновесия расположенных по направлению внешнего поля. Это эквивалентно тому, что потенциальная энергия частички, если ее рассматривать как функцию координаты смещения имеет два минимума. Изобразим два возможных положения равновесия диполыюй частички рис. Отложим по оси абсцисс величину смещения слабо связанного иона, а по оси ординат величину его потенциальной энергии. Согласно этой модели движение иона вправо и влево ограничено высокими потенциальными барьерами, которые образуют одну глубокую потенциальную яму. Внутри ямы потенциальная энергия имеет два минимума, разделенные сравнительно невысоким потенциальным барьером и0. Без внешнего поля вероятность нахождения иона в каждом из этих двух положений одинакова. При наличии поля рассматриваемая картина несколько видоизменяется, так как на ион действует сила поля и он приобретает дополнительную энергию Аи его энергия в направлении поля уменьшится. Это приведет к тому, что яма 2 рис. Ли, и иону труднее из нее перейти в яму 1, чем остаться в яме 2. Вследствие этого часть ионов за время релаксации г перейдет из ям типа 1 в ямы типа 2 и установится динамически равновесное состояние, при котором число ионов, перебрасываемых в единицу времени из ям 1 в ямы 2 и из ям 2 в ямы 1, станет одинаковым. Таким образом, в каждый данный момент в ямах 2 будет находиться больше ионов чем в ямах 1. Благодаря этому, заряды диэлектрика будут смещены, а диэлектрик поляризован. Математический расчет приводит к следующей формуле для времени релаксации г. V частота собственных тепловых колебаний иона в положениях равновесия. Согласно формуле 1. Величина V слабо зависит от температуры. Рис. Энергетическая модель для описания релаксационной поляризации. Глубокая потенциальная яма с двумя значениями потенциальной энергии а без поля б в поле. Объемнозарядовая поляризация возникает за счет направленного смещения миграции свободных зарядов, которые всегда в небольшом количестве присутствуют в твердых диэлектриках. В процессе установления этой поляризации участвуют те же самые свободные ионы и электроны, которые обусловливают электропроводность твердых диэлектриков в постоянном ноле. Они смещаются на макрорасстояния, и затем закрепляются. В случае объемнозарядовой поляризации, как и вообще при релаксационной поляризации, ток, протекающий через диэлектрик, спадает со временем. Этот уменьшающийся со временем ток называют абсорбционным током. При этом через диэлектрик протекает остаточный ток. Свободные заряды могут накапливаться как у электродов отсюда термин приэлектродная поляризация, так и внутри диэлектрика, если он состоит из областей, границы которых не пропускают свободных зарядов отсюда термин внутрислоевая поляризация, рис. В связи с этим можно считать, что либо весь кристалл, либо эти отдельные области представляют собой глубокие потенциальные ямы. Рис. Макроскопические области в кристалле, в пределах которых происходит образование объемных зарядов. Рис. Глубокая потенциальная яма с равновесными положениями для объемно зарядовой поляризации ионного типа. В этом случае модель для описания релаксационной поляризации будет несколько отличаться от модели, предложенной выше см. Она будет представлять собой глубокую потенциальную яму с большим числом положений равновесия рис. Эта модель применима как к ионам, так и к электронам. Для ионов она отвечает обычному механизму ионной проводимости. Иону, если он, например, находится в междоузлии кристаллической решетки междоузельный ион, приходится продираться сквозь основные ионы решетки, что соответствует прохождению через потенциальные барьеры. Для электронов эта модель связана с частным случаем электронной проводимости, когда электроны перепрыгивают от одного дефекта к другому, преодолевая потенциальные барьеры прыжковая проводимость. В работе Лущейкина 2 было показано, что в полярных полимерах гетерозаряд в основном обусловлен замороженной ориентацией диполей. Такое изменение наблюдается при постоянной температуре. Ток термостимулированной деполяризация ТСД описывается по формуле
1. Ае ем , то
1.