Электре́т — диэлектрик , длительное время сохраняющий поляризованное состояние после снятия внешнего воздействия, которое привело к поляризации (или заряжению) этого диэлектрика, и создающий в окружающем пространстве квазипостоянное электрическое поле . Электреты были открыты в 1919 году японским физиком Ёгути . Большое количество используемых материалов, методов внешнего воздействия, технологических приемов для создания поляризованного состояния в диэлектриках обуславливают многообразие проявления электретного эффекта в них.

Современные представления об электретном эффекте основаны на двух типах зарядов в диэлектриках — гетеро- и гомозаряде.

Гетерозаряд обусловлен электрической поляризацией в объёме диэлектриков вследствие ориентации диполей , ионной (или электронной) поляризации, а также смещением пространственного заряда . В этом случае отрицательный заряд электрета сосредотачивается у анода , положительный у катода , и возникающее электрическое поле противоположно по направлению полю поляризации.

Гомозаряд обусловлен инжекцией из электродов в диэлектрик носителей зарядов и локализацией их на центрах захвата или рекомбинации электронов и дырок (на энергетических ловушках) различной природы. В этом случае у катода располагается связанный отрицательный, а у анода — связанный положительный заряд, и результирующее образующееся поле имеет то же направление, что и поляризующее. Вышеупомянутые ловушки представляют собой энергетические уровни захвата инжектированных носителей заряда в запрещенной зоне диэлектрика или полупроводника .

Существует несколько способов изготовления электретов. Большинство из них основано на том, что диэлектрик помещают в электрическое поле и подвергают дополнительному физическому воздействию, которое уменьшает время релаксации диполей либо ускоряет процесс миграции заряженных частиц. В зависимости от вида физического воздействия различают термо- ( нагрев вещества), электро- (действие электрического поля ), фото- (действие света ), магнито- (действие магнитного поля ), радио- (воздействие ионизирующего излучения ) и др. электреты. Электретное состояние может возникать и без приложения к диэлектрику внешнего электрического поля, например, от механической деформации (механоэлектреты), при заряжении диэлектрика в поле коронного разряда (короноэлектреты), при нагревании полимеров в контакте с электродами из разнородных металлов (металлополимерные электреты), при электризации трением (трибоэлектреты), под воздействием плазмы тлеющего разряда . Электретный эффект присущ сегнетоэлектрикам (сегнетоэлектреты), тканям живого организма (биоэлектреты). При фиксировании ориентированных в электрическом поле диполей и смещенных ионов химическим путём, например, вулканизацией , получают хемоэлектреты.

Важнейшей характеристикой электретов, определяемой экспериментально, является эффективная поверхностная плотность зарядов ( ${\displaystyle \sigma _{\text{эф }}}$ , Кл / м ² ), равная разности между гомо- и гетерозарядами. Другим параметром, характеризующим свойства электретов, является время релаксации зарядов ${\displaystyle T_{p}}$ (время уменьшения заряда в e раз). Временем жизни электрета ${\displaystyle T_{\text{ж}}}$ называется промежуток времени, в течение которого материал сохраняет электретные характеристики. У различных полимеров ${\displaystyle T_{\text{ж}}}$ составляет 3—10 лет.

Применение

Существует несколько традиционных областей применения электретов. Они применяются в качестве элементов:

• преобразователей механических, тепловых, акустических (см. электретный микрофон ), оптических, радиационных и др. сигналов в электрические (в импульсы тока),
• запоминающих устройств ,
• электродвигателей ,
• генераторов;
• фильтров и мембран;
• противокоррозионных конструкций ;
• узлов трения;
• систем герметизации;
• медицинских аппликаторов, антитромбогенных имплантатов, имплантируемых электретных стимуляторов остеорепарации - ортопедических электретов .

Примечания

Литература

• Губкин А. Н. Электреты. М.: Наука, 1978. 192 с.
• Электреты / Под ред. Сесслера Г. — М.: Мир. — 1983. — 487 с.
• Полимерные электреты. — М.: Химия. — 1984. — 184 с.
• Пинчук Л. С., В. А. Электретные материалы в машиностроении. — Гомель: Инфотрибо. — 1998. — 288 с.
• Ю. А. Электретный эффект и его применение. // Соросовский образовательный журнал . — 1997. — № 8. — С. 92-98.
• Рычков А. А., Бойцов В. Г. Электретный эффект в структурах поли-мер — металл: Монография. — СПб.: Изд-во РГПУ им. А. И. Герцена. — 2000. — 250 с.
• Короноэлектреты на основе полиэтиленовых композиционных материалов . // Все материалы. Энциклопедический справочник. 2008. № 5(С. 20-29) — 6 (С. 40-45).

Для улучшения этой статьи по физике желательно : Оформить статью по правилам . После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.