일렉트렛
Electret |
일렉트렛('전기'에서 나온 전기와 '자기'에서 나온 -et의 합성물로 형성됨)은 준영구적인 전하 또는 쌍극자 분극이 있는 유전체 재료이다.일렉트렛은 내부 및 외부 전계를 발생시켜 영구 자석에 상당하는 정전기다.올리버 헤비사이드가 1885년에 이 용어를 만들었지만, 일렉트렛 성질을 가진 재료들은 이미 과학에 알려져 있었고 1700년대 초부터 연구되어 왔다.한 가지 특별한 예는 일렉트렛 특성을 가진 슬래브와 별도의 금속판으로 구성된 장치인 일렉트로포러스입니다.전기 인두는 원래 스웨덴의 요한 칼 윌케에 의해 발명되었고 이탈리아의 알레산드로 볼타에 의해 발명되었다.
이 이름은 "전자"와 "자석"에서 유래했는데, 이는 철 조각에서 자기 영역을 정렬하여 자석을 형성하는 것과 유사합니다.역사적으로, 일렉트렛은 먼저 극성 분자를 포함하는 폴리머나 왁스 같은 적절한 유전체 물질을 녹인 후 강력한 정전장에서 다시 응고시키는 방식으로 만들어졌다.유전체의 극성 분자는 정전기장의 방향에 따라 정렬되어 영구적인 정전기 편향을 가진 쌍극자 일렉트렛을 생성합니다.현대의 일렉트렛은 일반적으로 전자빔, 코로나 방전, 전자총의 주입, 틈새에서의 전기적 파괴 또는 유전체 장벽 등의 방법으로 절연성이 높은 유전체에 잉여 전하를 내장함으로써 만들어진다.
자석과의 유사성
일렉트렛은 자석과 마찬가지로 쌍극자이다.또 다른 유사점은 복사장입니다.복사장은 둘레에 정전장(자기장이 아닌)을 생성합니다.자석과 일렉트렛이 서로 가까이 있으면 다소 특이한 현상이 발생합니다. 즉, 정지 상태일 때는 어느 쪽도 서로에게 영향을 미치지 않습니다.단, 자기극에 대해 일렉트렛이 이동하면 자기장에 대해 수직으로 작용하는 힘이 느껴지며, 다른 자석으로 느낄 수 있는 것처럼 일렉트렛을 예상되는 "밀기" 방향으로 90도 밀어낸다.
콘덴서와의 유사성
콘덴서에 사용되는 유전체와 유전체층 사이에는 유사성이 있다. 콘덴서의 유전체는 유전체에 적용되는 전위에 따라 일시적인 유도 분극만을 갖는 반면, 일렉트렛 특성을 가진 유전체는 영구적인 전하 저장 또는 다이폴 분극을 나타낸다.추가.또한 일부 재료는 강유전체(즉, 편광의 이력(hysteresis)으로 외부 장에 반응한다)를 표시하기도 합니다.강유전체들은 열역학적 평형 상태에 있기 때문에 분극을 영구적으로 유지할 수 있으며, 따라서 강유전체 콘덴서에 사용된다.일렉트렛은 준안정 상태일 뿐이지만, 매우 낮은 누출 물질로 제작된 일렉트렛은 수년간 과도한 전하 또는 편광 상태를 유지할 수 있습니다.일렉트렛 마이크는 콘덴서 마이크의 일종으로 상시 충전된 소재를 사용하여 전원 공급 장치에서 편파 전압이 필요하지 않습니다.
일렉트렛 타입
일렉트렛에는 다음 두 가지 유형이 있습니다.
- 한쪽 또는 양쪽 극성의 과도한 전하를 포함하는 실전하 일렉트렛
- 배향 다이폴 일렉트렛은 배향(정렬) 다이폴을 포함한다.강유전체 재료는 이것들의 변종 중 하나이다.
공극에 내부 양극 전하를 가진 세포 공간 전하 일렉트렛은 강전자를 모방하는 새로운 종류의 일렉트렛 재료를 제공하므로 페로 일렉트렛이라고 합니다.철전자는 세라믹 압전 재료에 버금가는 강한 압전성을 보인다.일부 유전체 재료는 두 가지 특성을 모두 나타낼 수 있습니다.
자재
엘렉트렛 재료는 자연에서 꽤 흔하다.예를 들어, 석영과 다른 형태의 이산화규소는 자연적으로 발생하는 전자레트입니다.오늘날 대부분의 일렉트렛은 불소 폴리머, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등과 같은 합성 폴리머로 만들어집니다.실전하 일렉트렛은 양전하 또는 음전하 또는 양전하를 포함하며, 배향 다이폴 일렉트렛은 배향 다이폴을 포함합니다.일렉트렛에 의해 생성되는 준영구적 내부 또는 외부 전기장은 다양한 용도로 활용될 수 있습니다.
제조하다
벌크 일렉트렛은 재료를 가열하거나 녹인 다음 강한 전기장이 존재하는 곳에서 냉각하여 준비할 수 있습니다.전장은 전하 캐리어를 재배치하거나 재료 내에 다이폴을 정렬합니다.재료가 냉각되면 응고에 의해 다이폴이 "동결"됩니다.일렉트렛에 사용되는 재료는 보통 왁스, 폴리머 또는 수지입니다.가장 초기의 요리법 중 하나는 45%의 카르나우바 왁스, 45%의 흰 로진, 10%의 밀랍으로 구성되어 있으며 녹이고 섞은 후 수 킬로볼트/cm의 정적 전기장에서 식혀집니다.이 과정과 관련된 열유전 효과는 브라질 연구원 조아킴 코스타 리베이로에 의해 처음 설명되었습니다.
일렉트렛은 또한 입자 가속기를 사용하여 과도한 음전하를 유전체 내에 내장하거나, 코로나 대전이라고 불리는 고전압 코로나 방전을 사용하여 표면에 또는 그 근처에 전하를 연선함으로써 제조할 수 있다.일렉트렛 내의 과도한 전하가 기하급수적으로 감소합니다.붕괴 상수는 물질의 상대 유전율과 부피 저항률의 함수입니다.PTFE와 같이 저항이 매우 높은 재료는 수백 년 [citation needed]동안 과도한 전하를 유지할 수 있습니다.상업적으로 생산된 대부분의 일렉트렛은 박막 가공된 불소 폴리머(예: 비정질 테플론)에 기초하고 있습니다.
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레퍼런스
특허
추가 정보
- Jefimenko, Oleg D. (2011). Electrostatic Motors: Their History, Types, and Principles of Operation (1st New Revised ed.). Integrity Research Institute. ISBN 978-1935023470.
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