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电声基础知识--薄膜驻极体的制备方法

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电声基础知识--薄膜驻极体的制备方法

发布日期:2020-04-23 作者: 点击:

这一期的电声基础知识我们讲一讲驻极体的概念。 驻极体是一种能长期保持极化状态的电介质,如果同“永磁体”相类比,驻极体就是“永电体”。 

    早在1890年前后,英国物理学家亥维赛为了描述长期磁铁的电类似物而创造了“Electret”(驻极体)一词。 

    1920年,日本的江口元太郎在研究油类、蜡类物质的电传导机理时,将巴西棕榈蜡(伽罗吧蜡)和松香等量混合,熔融后施加高压静电场,并在高压作用下让其冷却固化。撤出电压之后,发现跟电极相接的两个面上有正负电荷存在,并且在物质的内部也能观察到它们。还发现:起初,跟正电极相接的面带负电荷,跟负电极相接的面带正电荷,格曼特认为这有异种电荷的含义,取名为异号电荷,但是数日之后会反号,跟正电极相接的面带正电荷,跟负电极相接的面带负正电荷,有同种电荷的含义,故称为同号电荷。当把它放在空气中受X光照射以及用水或其他有机溶剂洗涤时,他的表面电荷会一度消失。当把两面短路并使之干燥,电荷还会恢复,并半长期的将电荷保存下来,再者,如果沿垂直于外加电场方向的面将它分为两半,切口处会出现等量的同号电荷,正好跟人们的将长期磁体的薄片分割成两半后出现的结果同样,这样亥维赛才将这种跟磁铁相类似的、能保持外部长期电极化的物质取名为驻极体。 

在工业上用来制作薄膜驻极体电容传声器所用的驻极体大多数是用高分子薄膜制备而成,为此,本文先从制备方法的角度介绍他的计划方法。 

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        一开始把薄膜放在高温炉中加热到熔点附近温度,然后施加高压直流电场,保温一段时间,然后在不撤去电场的情况下慢慢冷却到室温,撤去电场就制成了热驻极体。一般此过程大约需要几十分钟至几小时。 

        这个方法实际上是最原始的方法,但因为所需设备少,操作简单,所以至今在国外包括日本往往还采用此法,当然这个方法也有缺点,花费的工时比较多。用上述方法极化出来的驻极体,一般上表面带负电荷,下表面带正电荷,因为相邻电极的符号相反,定义他们为“异号电荷”。实验表明,异号电荷的寿命(衰变时间)较短。如一片0.025mm的涤纶薄膜驻极体几个月以后,表面电荷密度就衰减了2/3。 

        如果将上述方法加以改进,在驻极体材料的上下端插入介质,插入介质的片数,厚度,材料视驻极体的材料而定,一般为酚醛层压玻璃布胶板,云母片,玻璃板等。在插入介质后制备成的热驻极体,往往带有相邻电荷符号相同的电荷,定义为“同号电荷”。实验表明:同号电荷的寿命较长,例如同样上述材料制成的驻极体的寿命可达一年以上。 

        另外,今年来薄膜驻极体在制备方法上有了不少改进,据报道有“电晕极化法”和“电子束轰击法”,前者制备成的驻极体为电驻极体,后者为放射性驻极体。 

        1.电晕极化法 

        电晕极化法是不采用加热条件,仅在室温下加强电场使之极化。为了使场强集中,其中一个方法是把电极做成刀刃形,在强电场作用下,空气明显被击穿,出现电晕放电现象,所以称为电晕极化法。此方法的优点是效率比较高,许多无机材料也能适用,极化电荷的稳定性也较好。 

        2.电子束轰击法 

        电子束轰击法是使薄膜受电子轰击而带电,为防止电子击穿破话极化效果,还可以加上环氧玻璃板等绝缘材料。用这个方法制备的驻极体寿命达到相当于或高于热驻极体的寿命。 

        目前在工厂使用较多的方法是带网的负高压电晕极化,这个方法是从负高压电晕极化而发展起来的。


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