Реферат: Химия радиоматериалов, лекции Кораблевой А.А. (ГУАП)

Вступление

Для создания электронныхприборов необходим целый арсенал материалов и уникальных и  тонкихтехнологических процессов. Современная радиотехника и особенно высокочастотнаятехника (радиосвязь), приборы и аппаратура радиоэлектроники требуют большогоколичества конструкционных и специальных радиотехнических материалов, свойствакоторых должны удовлетворять самым разнообразным условиям их применения. Подрадиотехническими материалами принято понимать материалы, которые обладаютособыми свойствами по отношению к  электрическому, магнитному иэлектромагнитному полям. Они разделяются на 4 группы:

1)    проводники

2)    диэлектрики

3)    полупроводники

4)    магнитные материалы

Требования, которым должны удовлетворятьрадиоматериалы:

1)    обладать высокими электрическими (магнитными)характеристиками.

2)    нормально работать при повышенных, а иногда при низкихтемпературах.

3)    иметь достаточную механическую прочность при различныхвидах нагрузки, устойчивостью к тряске, вибрации, ударам…

4)    обладать достаточной влагостойкостью, химическойстойкостью, стойкостью к облучениям.

5)    не иметь заметно выраженного старения.

6)    удовлетворять технологичности, т.е. сравнительно легкообрабатываться.

7)    быть недорогими и не дефицитными.

Глава 1

Классификация иосновные сведения о проводниковых материалах

1.1 Виды проводников

        Проводниками электрического тока могут служитьтвёрдые тела, жидкости, а при соответствующих условиях и газы

        Твёрдыми проводниками являются металлы,металлические сплавы и некоторые модификации углерода. За последнее времяполучены также органические полимеры. Среди металлических проводниковразличают:

        а) материалы, обладающие высокойпроводимостью, которые используют для изготовления проводов, кабелей,проводящих соединений в микросхемах, обмоток трансформаторов, волноводов,анодов мощных генераторных ламп и т.д.

        б) металлы и сплавы, обладающие высокимсопротивлением, которые применяются в электронагревательных приборах, лампахнакаливания, резисторах, реостатах.

        К  жидким проводникам относятся расплавленныеметаллы и различные электролиты. Как правило температура плавления металловвысока за исключением ртути (-39°C),галлия (29,8°C) и цезия (26°C). Механизмпротекания тока обусловлен движением свободных электронов. Поэтому металлыназываются проводниками первого рода. Электролитами или проводниками второгорода являются растворы солей, кислот и щелочей. Все газы и пары, в том числепары металлов при низкой напряженности не являются проводниками. При высокихнапряженностях может произойти ионизация газа, и ионизированный газ, приравенстве числа электронов и положительных ионов в единице объёма, представляетсобой особую равновесную проводящую среду, которая называется плазмой.

 

1.2 Кристаллическая структура металлов

        Металлы имеют кристаллическое строение, ноесть и аморфные. В сплошном куске металла кристаллы его расположены случайнымобразом. Их очертания имеют неправильную форму, но путём медленного выращиванияиз расплавленного металла можно получить крупный кристалл, который называетсямонокристаллом.

Метод Чохральского: получение монокристалла и очисткаметалла.

Медленно вытягивают из расплава монокристалл, примесиостаются в расплаве. Монокристалл отличается мягкостью, но для его разрыватребуется большее усилие чем для разрыва металла.

        Возможны 6 вариантов кристаллических решетокметаллов:

1) простая кубическая Kr =6.

2) объёмно центрированнаякубическая Kr = 8; Li, Na, K, Rb, Cs, Fe.

        3) кубическая гранецентрированная, Kr =12; Cu, Ag, Au, Cr, Mo, W, Ca, Ni, Pt, Pd, Co, Ro, Ir, Rh, Fe.

        4) октаэдрическая структура Kr= 6.

        5) тетраэдрическая Ge, Pb, α-Sn

        6)гексагональная Mg, Be, Cd, Ru, Os.

Решетки металлов, принадлежащих одной подгруппепериодической системы, обычно являются одинаковыми. Железо можеткристаллизоваться в гранецентрированную и в объёмно центрированную.

 

1.3 Металлическая связь

        Как особый вид связи осуществляется в жидком итвёрдом (кристаллическом) состояниях (имеется также и аморфное состояниеметаллов). В парообразном состоянии металлические атомы имеют ковалентную связь(т.е. общую электронную пару) и, следовательно, являются диэлектриками.

        Элементарная решетка лития – кубическаяобъёмно центрированная, следовательно, надо осуществить связь по крайней мере вэлементарной решетке Li9, авалентный электрон всего один и он должен находиться между всеми восемью «соседями»,поэтому он должен быть делокализован. МВС (метод валентных связей) не описываетметаллическую связь в кристаллах, она может быть описана только методоммолекулярных орбиталей (ММО) т.е. зонной теорией твёрдого тела. Согласно зоннойтеории для всех металлов ширина запрещённой зоны = 0, например: Na…3s1, Mg…3s2, Al…3s23p1.

Na

3s

  В зоне столько уровней, сколько атомовобъединилось в кристалле, на каждом уровне максимум 2 электрона. 100 атомов –100 уровней, на которых может быть 200 электронов, а есть только 100 электронов,следовательно, для Na и других его аналогов, у которых содержится 1электрон на валентном уровне, валентная зона на половину заполнена, аследовательно, внутри валентной зоны электрон может менять энергию, а значитучаствовать в проводимости. Значит валентная зона одновременно является зонойпроводимости и ширина запрещённой зоны для таких металлов = 0.

 

 

Mg

Содержит 100 атомов, следовательно, 100 уровней, можетбыть 200 электронов, есть 200, следовательно, 3s зона (ВЗ)полностью заполнена, 3p – зона проводимости ЗП получается из 3pподуровней. В случае с Mg ЗП накладывается на ВЗ, и поэтому электрону нетребуется большой энергии для перехода в эту зону (ΔE = 0);

Al

ВЗ полностью заполнена и ΔE = 0.

 

1.4 Электропроводность и теплопроводность металлов

σ – электропроводность

σ = enu [Ом-1 см-1] 106 – 104

Электроны в металле благодаря ничтожной массе иразмерам обладают значительной подвижностью. Обозначим эту подвижность через u [см2/(В с)]. Поэтому если к металлу приложить некоторуюразность потенциалов, электроны начнут перемещаться от отрицательного полюса кположительному, тем самым создавая электрический ток. Удельная проводимость σ зависит от заряда электрона и концентрацииносителей, которая у большинства металлов практически одинакова.

ρ = 1/ σ = RS/l; [Ом м]

ρ= h/(ke2n2/3)

где:

 lср – длинасвободного пробега электрона

k –постоянная Больцмана

n –концентрация

h –постоянная Планка

lср зависит от структуры металла. При одной и той жеструктуре она зависит от радиуса атомов

        Чистые металлы, имеющие совершеннуюкристаллическую решетку, обладают наименьшим значением ρ. Дефекты кристаллической решетки увеличиваютсопротивление вызывая рассеяние электронов.

ρ = ρчист+ρпримесей

При повышении температуры сопротивление увеличиваетсяи причиной этого является интенсификация колебаний кристаллической решетки.Теплопроводность изменяется параллельно электропроводности.

1.5 Влияние различных факторов на удельнуюэлектропроводность.

(1) Зависимость удельного сопротивления проводников оттемпературы.

ρТ= ρо(1+αρТ)

ρТ — ρо = ρо αρТ

αρ= Δρ/(ρТ) = dρ/(ρdT)

Для большинства металлов αρ = 1/273= 0.004 К-1. Исключение составляют металлы, относящиеся кмагнетикам: Fe, Ni, Co идля них αρотличается в 1.5 – 2 раза.

        В настоящее время известно 23 металла, которыев интервале от 0.3 до 9.22 К обладают сверхпроводимостью

Таблица 1. Положение металлов, обладающихсверхпроводимостью.

Подуровни Период

d2

d2

d3

d4

d5

d6

d7

d8

d9

d10

p1

p3

III (1) Al IV (4) Ti V Zn Ga V (7) Zr Nb Tc Ru Cd In V (1) La Hf Ta Re Os Hg Bi VII (2) Th U

        В первом и втором периодах нет сверхпроводников. Нет их и в первой и второй группах.

1) Количество электронных уровней способствуетпроявлению сверхпроводящих свойств.

2) Большинство сверхпроводников относятся к d-элементам. У p-элементов ихтолько 7, у f – только 2, у s – нет вообще.

Сверхпроводимость наблюдается у элементов, у которыхчисло валентных электронов больше двух, но меньше шести, и отсутствуютферромагнитные свойства.

(2) Влияние деформации на удельное сопротивление.

При деформациях (упругих растяжениях и сжатиях).

ρ1= ρ(1±φσ), σ – механическоенапряжение в сечении образца (в Паскалях), φ – коэффициент механическогонапряжения (Па-1).

Изменение ρобъясняется изменением амплитуды колебаний узлов кристаллической решеткиметалла. Пластическая деформация увеличивает сопротивление вследствие изменениякристаллической решетки. При рекристаллизации путем термической обработки,удельное сопротивление может быть вновь снижено до первоначального значения.Сжатие при деформации может привести к  снижению ρ  за счет уплотненияметалла, натушения оксидных пленок и т.д. Некоторые металлы при высокомдавлении переходят в сверхпроводящеесостояние.

(3) Размерные эффекты.

        Удельное сопротивление тонких пленок, толщинакоторых соизмерима с длиной свободного пробега электрона, больше, чем удельноесопротивление в толстых слоях. R□численно равно R участкапленки, длина которого равна его ширине (при протекании тока через две егопротивоположные грани).

R□ = ρδ/δ

ρδ – удельное сопротивлениепленки толщиной δ.

Температурный коэффициент удельного сопротивления тонких металлических пленок может быть с “+”  и с “–”. При увеличении толщиныпленки αρδ стремится к αρ вмонолитных образцах.

(4) Сопротивление проводников при высоких частотах.

При высоких частотах электромагнитное поле проникает втехнический проводник на большую глубину, большая часть тока сосредоточена уповерхности проводника. Поверхностное сопротивление RS = ρ/Δ,Δ – глубина проникновения тока.

(5) Связь между удельной теплопроводностью (λТ)и удельной проводимостью (σ)

        Они изменяются параллельно λТ/σ= aT. При комнатных температурах (областьIII) σ~ Т-1, а λТне зависит от температуры. При низких температурах (ниже Θ)теплопроводность возрастает, проходит через… и стремится к нулю.

(6) Термо-ЭДС

при соприкосновении двух металлов возникает разностьпотенциалов. Причина ее возникновения заключается в различной концентрацииэлектронов и различной работе выхода электронов. Если температура спаеводинакова, то суммарная разность потенциалов в замкнутой цепи равна нулю. Еслитемпература спаев разная, то возникает термо-ЭДС, являющаяся функциейтемпературы.

u = A(T1 – T2).

1.6 Электродные потенциалы металлов. Электродвижущиесилы

(1) Возникновение электродного потенциала на границераздела металл – вода.

        Кристаллическая решетка металла представляетсобой положительно заряженные ионы, между которыми находятся свободныеэлектроны. При погружении металла в воду, полярные молекулы воды извлекают, частично,ионы металла в раствор, оставляя на поверхности металла избыточные электроны,заряжая поверхность металла отрицательно. Большая часть положительных ионовостаётся у поверхности металла со стороны воды, создавая адсорбционный слой,размер которого составляет радиус ионов. Отдельные ионы за счет диффузии уходятв глубь воды, составляя диффузионный слой, размер которого соответствуетнескольким радиусам ионов. Таким образом на поверхности металла – отрицательныйзаряд, а в воде в основном положительный заряд. Получается дойной электродныйслой, или говорят, что возникает электродный потенциал металла. Обозначается онбуквой ψ. Падение его наблюдается в адсорбционном слое l1 и постепенно в l2. Механизм возникновения электродного потенциалаподчиняется уровнению:

Mе +mH2O→[Me(H2O)m]n+ +nē.

[Me(H2O)m]n+ –гидратированный ион.

Вода вытаскивает ионы металла на поверхность.

        Поскольку поверхность металла заряженаотрицательно, то говорят об отрицательномэлектродном потенциале. Величина электродного потенциала зависит от трехэнергетических факторов.

1)    Энергия ионизации Eи (та энергия, которую надо затратить, чтобы оторватьэлектрон от нейтрального атома и превратить атом в положительно заряженный ион)Me – ē → Me+ – Eи

2)    E кристаллической решетки. Eкр (это та энергия, которую затратить, чтобы разорватьхимические связи в кристаллической решетке и удалить частицы друг от друга набесконечно большое расстояние).

3)    Е гидратации (активации) Eгидр (энергия, которая выделяется при взаимодействииположительно заряженных ионов с нейтральными молекулами воды) Me<sup/>n+ + mH2O→[Me(H2O)m]n+ + Eгидр

Все эти энергии измеряются в кДж/моль

Чем меньше Eи, чем меньше Eкр, и чем больше Eгидр, тем более отрицательный электродный потенциалвозникает на металле. Все металлы при контакте с водой качественно ведут себяодинаково, а количественно по-разному. В частности щелочные металлы полностьюпереходят в ионное состояние, потому что Eи, Eкр малы, аEгидрвыделяется много, следовательно, происходит практически реакция с водой. Чтокасается благородных металлов, то они посылают ионы в раствор, но в оченьнезначительном количестве. Промежуточные металлы (Pb, Hg…)посылают большие количества ионов в раствор.
(2) Возникновение электродного потенциала на границе раздела металл –электролит.

Чаще всего металл контактирует с растворомэлектролита. Даже в атмосферных условиях в пленке влаги растворены различныегазы: O2, H2S, SO2, CO2… Частныйслучай: контакт металла с раствором, содержащим его ионы (металл в растворесоли металла)

Me|Men+

Zn|ZnSO4

Zn|Zn2+

Cu|Cu2+…

В этом случае все металлы можно разделить на двегруппы: одна группа – так называемые активные металлы, качественно ведут себякак в воде т.е.

Mе +mH2O↔[Me(H2O)m]n+ +nē.  (возникаетдинамическое равновесие (↔))

Но возникает менее отрицательный электродныйпотенциал, т.к. ионы из раствора могут входить в кристаллическую решетку (Ni, Fe…).Пассивные металлы (Cu, Hg, Ag…) не переходят в ионное состояние при контакте сраствором их соли, а наоборот, ионы металла из раствора восстанавливаются наповерхность металла положительно.

[Me(H2O)m]n++ nē ↔ Me +nH2O

Cu2++2ē→ Cu0

Возникает положительный электродный потенциал, а избыточные анионы соли создают отрицательныйзаряд у поверхности металла. Измерить абсолютное значение электродногопотенциала практически невозможно, измеряют ЭДС гальванического элемента вкотором один электрод исследуемый, а другой – электрод сравнения, чаще всеговодородный электрод, потенциал которого условно принят за 0. И это ЭДСсчитается электродным потенциалом данного электрода (по водородной шкале) иназывается стандартным (нормальным) электродным потенциалом. Этот ряд водороданазывается ещё рядом напряжений или рядом активности металла.

Li|Li+

Rb|Rb+

K|K+

Cs|Cs+

Al|Al3+

Mg|Mg2+

Zn|Zn2+

Fe|Fe2+

Ni|Ni2+

Sn|Sn2+

Pt,H2|2H+

Cu|Cu2+

Ag|Ag+

Au|Au3+

-3.045 -2.925 -2.925 -2.923 -1.662 -1.18 -0.763 -0.44 -0.25 -0.126 +0.34 +0.8 +1.5

Измеряется в Вольтах

Чем больше положительный электродный потенциал, тем устойчивее металл в контакте с другимиметаллами, следовательно, он труднее окисляется, а его положительные ионы легчевосстанавливаются из растворов электролитов, следовательно, легче получить этотметалл из вольтных растворов на катоде в случае электролиза.

        Используя электродные потенциалы можноговорить о коррозионной стойкости металлов и методах защиты от коррозии. Используяэлектродные потенциалы можно осуществлять очистку металлов от различного родапримесей, более или менее активных, чем сам металл и т.д.

(3) Электрохимическая коррозия металлов и методызащиты от нее.

        Коррозия металлов это самопроизвольноеразрушение металлов под действием окружающей среды. По механизму коррозионногоразрушения различают:

1)    Химическая коррозия, т.е.окислительно-восстановительное взаимодействие или гетерогенная химическаяреакция без возникновения электрического тока. Она осуществляется в газах привысоких температурах или в жидкостях не электролитах.

2)    Электрохимическаякоррозия. Происходит в атмосферных условиях и в жидкостях электролитах свозникновением электрического тока в результате работы микро и макрогальванических пар. Микрогальванические пары создаются в результате наличияпримесей в металле, а макрогальванические – в результате контакта металлов другс другом. Поскольку на поверхности металла всегда есть плёнка электролита, товозникает гальвано электричество.

Чтобы избежать коррозии:

1)    Использовать чистые металлы, они практически неподвергаются коррозии

2)    Катодная защита: подсоединить к источнику постоянноготока к отрицательно заряженному электроду.

3)    Протекторная защита: более активный металлприсоединить к корпусу и он (металл) будет подвергаться разрушению, а основнойметалл (корпус) при этом разрушению не подвергается пока не разрушитсяпротектор.

4)    Металлические покрытия, которые классифицируются наанодные и катодные. Анодные – более активный металл, катодные – менее. И те, идругие в равной степени защищают от коррозии, если не нарушена целостностьпокрытия. В случае нарушения покрытия (трещины, неплотное покрытие) наиболееэффективны анодные покрытия.

1.7 Классификация металлов

(1)физические свойства металлов

группа и название металлов

d кг/м3 плотность при 20°С

Температура °С теплопроводность, Вт/мК при 20°С

ρ удельное сопротивление *106

плавления кипения лёгкие цветные металлы Al 2699 660 2060 211.0 0.0265 Mg 1740 650 1107 157.4 0.047 Ti 4540 1800 3400 14.9 0.47 тяжелые цветные металлы Ni 8900 1455 2730 58.6 0.068 Zn 7140 419 907 111.1 0.059 Sn 7300 232 2270 63.1 0.115 Cu 8960 1083 260 385.2 0.0167 Pb 11340 327 1740 34.6 0.2065 малые цветные металлы Mo 10200 2625 4800 140 0.0517 W 19350 3377 6000 160 5.03 благородные цветные металлы Au 19320 1063 2600 311 0.0225 Ag 10490 960 2210 421 0.0159 Pt 21450 1773 4410 69.9 0.109 редкие металлы Ge 5360 958 1760 — 0.89 (при 0) Nb 8570 2420 3700 — 0.131 Ta 11600 2850 5050 54.4 0.124

(2) Металлы высокой проводимости Cu, Ag, Al.

Медь (Cu), достоинства

1)    малое удельное сопротивление (уступает только серебру)

2)    достаточно высокая механическая прочность

3)    удовлетворительная стойкость к коррозии

4)    хорошая обрабатываемость (прокатывается в листы, вленту, протягивается в проволоку)

5)    относительная легкость пайки и сварки

Содержание примесей влияет на различные свойства меди.Медь марки М1 содержит 99.90% меди, примеси 0.10%, медь марки М0 содержит99.95% меди, примеси 0.05%. Если в примесях Zn, Cd, Ag,то они снижают электропроводность на 5%, а Ni, Sn или Al – на 25 – 40%. Еще более сильное влияние оказываютпримеси Be, As, Fe, Si и P,которые снижают электропроводность на 55% и более. Поэтому медь очищаютразличными способами: до 99.97% электролитическим способом.

        В вакуумных печах получают медь, содержащую99.99% меди. Эта медь имеет электропроводностьпримерно равную электропроводности Ag. Из специальной медиизготавливают детали магнетронов, аноды мощных генераторных ламп, выводыэнергии приборов СВЧ, некоторые типы волноводов и генераторов; ее используютдля изготовления фольгированного гетинакса, в микроэлектронике в видеосажденных на подложке пленок, играющих роль проводящих соединений междуфункциональными элементами схемы.

        Алюминий почти в 3.5 раза легче меди. МаркаА97 (0.03% примесей) используется для изготовления алюминиевой фольги иэлектродов. А999 (0.001% примесей). Оксидная пленка предохраняет алюминий откоррозии, но создает большое сопротивление в местах спайки, что затрудняетпайку обычными методами. Из оксидированного алюминия изготавливают различныекатушки без дополнительной изоляции, но при большой толщине Al2O3 уменьшается гибкость, и увеличиваетсягигроскопичность.

(3) Тугоплавкие металлы

        Температура плавления более 1700°С. Основнымитугоплавкими металлами являются металлы, стоящие в середине периода, у которыхнаряду с металлическими связями есть еще и ковалентные

(n-1)dSns1

  />W

Cr

Mo

Один электрон участвует в металлической связи, т.е.делокализован, обобществлен всем кристаллом, а остальные dэлектроны принимают участие в ковалентной связи. Ковалентная связь прочна.Кристаллическая решетка имеет высокую энергию связи, и требуются высокиетемпературы, чтобы эту связь разрушить. Для этих металлов характерна высокая твердость,но в то же время они обладают низкой пластичностью. К металлам с высокойтемпературой плавления относятся W, Mo, Ta, Nb, Cr, V, Ti, Re, Zr; температура плавления [1700;3500]°C.  Wсамый тугоплавкий. Имеет высокую механическую прочность. Используется вкачестве нитей в лампах, электронных лампах, в рентгеновских трубках,используется при  глубоком вакууме. Недостатки: трудная обрабатываемость иобразование оксидных пленок.

(4) Благородные металлы

        Не взаимодействуют (почти) с окружающей средойв связи со своей химической стойкостью

Au 99.998%

Ag 99.9999%

Pt 99.9998%

Pd 99.94%

Au – является контактным материаломдля коррозионно стойких покрытий

Ag свысокой проводимостью используется в качестве высоких контактов в качествеэлектродов, производстве конденсаторов

Pt –для изготовления термопар, чувствительных приборов

Pd –заменитель платины (дешевле в 4-5 раз)

(5) Металлы со средним значением температурыплавления.

Fe, Ni, Co

(6) Металлы с невысокими температурами плавления.

        Стоят они в нижней части периодическойсистемы: имеют большой радиус, и, как правило, у них нет свободных (неспаренных) d-электронов, и для них характерна металлическая связь.Pb, Sn, Ga, In, Hg. Hg применяется в качестве жидких катодов.

1.8 Сплавы

        Одним из важнейших свойств металлов являетсяобразование сплавов. Расплавленные металлы растворяются друг в друге, образуяпри отвердевании твердые смеси – сплавы. Металлическим сплавом называется фазаили комплекс фаз, образующихся при сплавлении металлов при условии сохраненияметаллических свойств: электро- и теплопроводность. В металлических сплавахсохраняются связи, т.е. и наличие свободных электронов. Если образуютсяковалентные связи, то образуются интерметаллические неорганические соединения.

               

Все металлы по величинедиаметра атомов делятся на:

1)    при диаметре 2.2-3Å металлы образуют между собойнепрерывные твердые растворы. (Mn,Fe, Ni)

2)    при диаметре >3Å – не смешиваются с металламисередины длинных периодов. (K,Ca, Si)

3)    при диаметре <2Å (не металлы) – образуютограниченные твердые растворы или фазы внедрения. (Ti, V, Cr)

3-х компонентные системы представляют собойтреугольник Гиббса, вершины которого – чистые вещества А, В, С. Соответствующиесвойства – в области, перпендикулярной к треугольнику.

Существуют 3-7 компонентныесплавы

Сплавы высокой проводимости.

1) Бронзы – сплавы на основе Cu. Помимочистой Cu применяют сплавы, содержащие небольшое количествоолова (Sn), кремния (Si), фосфора (P),бериллия (Be), хрома (Cr), магния (Mg),кадмия (Cd). При этом ρ увеличивается, зато сплавы обладаютболее высокими механическими свойствами. Предел при растяжении = 8350 Па.Особенно удачен Cd. При малом уменьшении σ, приводит кзначительному увеличению прочности. Еще больше прочности у бериллиевой бронзы.

Латуни – повышенное значение относительного удлиненияпри увеличении предела прочности. Это обеспечивает технологические преимущества(изготовление токопровдящих деталей).

2) Сплавы алюминия.

Альдрей – содержит 0.3-0.5% Mg, 0.4-0.7% Si,0.2-0.3% Fe; сохраняет лёгкость алюминия, близок ему по сопротивлению,приближен по механической прочности к твердотянутой меди.

Сплавы для электровакуумных приборов.

На основе металлов со средней температурой плавления (Fe,Ni)созданы сплавы, которые широко применяются в электровакуумных технологиях, т.к.они обладают αL – коэффициент линейного температурного расширения,позволяют получать сокращенные металлические конструкции и спаи со стеклом.

Инвар (Н36) – сплав Fe и36% Ni

αL = 1*10-6 К-1при Т = (-100)-100°С.

Ковар – Fe +29% Ni + 17% Сo

αL = 4.8*10-6 К-1

ρ = 0.5 ρ инвара.

Инвар и ковар применяют для герметизации изделий путёмсварки со стеклом, для изготовления конденсаторов с переменной ёмкостью.

Платинид (Н47) – Fe и47% Ni

αL≈ αL Pt истекол.

Используется как вводы в стеклянные баллоны

Припои – сплавы для пайки.

Температура плавления припоя < температурыплавления соединения.

На границе металл – припой: припой смачивает металл,растекается и заполняет зазоры, при этом компоненты припоя диффундируют восновной металл, следовательно образуется промежуточная прослойка. Припои делятна мягкие и твердые: мягкие — температура плавления < 300°С, твердые — температура плавления > 300°С. Механическая прочность мягких припоев 16-100МПа, у твердых 100-500 МПа. Мягкие припои – оловянно-свинцовые, твердые – Cu, Zn, Ag с добавлением вспомогательныхматериалов.

Вспомогательные материалы (флюсы):

1)    растворять и удалять оксиды из спаиваемых металлов.

2)    защищать в процессе пайки поверхность от окисления.

3)    уменьшать поверхностные натяжения

4)    уменьшать растекаемость и смачиваемость припоя

По оказываемому действию:

1)    активные (кислотные: HCl, ZnCl2, хлористые и фтористыеметаллы) – интенсивно растворяют оксидную пленку, но после пайки вызываюткоррозию, следовательно, нужна тщательная промывка. При монтажной пайкеприменение активных флюсов запрещено.

2)    Бескислотные флюсы – канифоль и флюсы на ее основе сдобавлением спирта и глицерина.

3)    Активированные – канифоль + активаторы (солянокислыйдиметиламин) – пайка без предварительного удаления оксидов после обезжиривания.

4)    Антикоррозийные флюсы на основе H2PO3 с добавлением контактол

Контактолы:

1)    Ag, Ni, Pd, в порошкообразном виде используют в качествепроводящей фазы в пасте.

2)    Высокомолекулярные вещества. Применяются для полученияконтактов между металлами, металлами и полупроводниками, создания электродов,экранирования от помех…

Керметы

Металлоэлектрические композиции с неорганическимисвязующими для резисторов, волноводных нагрузок с повышенным значением ρ.

Сплавы высокого сопротивления

Для электроизмерительных приборов, образцовыхрезисторов, реостатов, электронагревательных приборов.

Среди большого количества сплавов наиболеераспространены сплавы на медной основе: манганин и константан. Хромоникелевые ижелезо-хромо-алюминивые сплавы.

Манганин: Mg – 12%, Ni –2%, Cu – 86%

Константан: Cu – 60%

max ρ и min αρ ≈ 0 или < 0. При нагреве образуется пленка оксида – оксиднаяизоляция. Константан в паре с Fe или Cuдает термо-ЭДС.

Хромоникелевые  сплавы – изготовление нагревательныхэлементов, резисторов.

Fe-Cr-Ni (фехроль, хромель) – дешевыесплавы для мощных нагревательных устройств. Недостаток – хрупкость и твердость.

Резистивные сплавы: РС 37-10 – Cr37%, Fe 10%, Ni 53%. РС 37-01 — Cr 37%, Fe 1%,Ni 69%.

Сплавы для термопар:

1)    капель – 56% Cu, 44% Ni

2)    олимель – 95% Ni, 5% Al, Si, Mg

3)    хромель – 90% Ni, 10% Cr

4)    платинородий – 90% Pt, 10% Rd

Наибольшую термо-ЭДС имеют 1) и 2).

Глава 2

Не металлическиематериалы (полупроводники, диэлектрики и т.д.)

2.1 Атомная (ковалентная) кристаллическая решетка

В узлах решетки находятсянейтральные атомы, связанные друг с другом ковалентной связью (общейэлектронной парой), т.е. перекрывание электронных облаков. Ковалентная связьобладает насыщаемостью и направленностью и поэтому координационное числоопределяется именно этими факторами. Наиболее типична ковалентная связь дляалмаза, кремния и карбида кремния

Si … 3s23p2

Si* …3s13p2 – возбужденное состояние => Sp3 гибридизация => выравнивание электронныхорбиталей.

Плотноупакованные тетраэдры ( кубическая сингония) к =4 – координационное число

Ковалентная связь является прочной => ковалентныекристаллы обладают высокой температурой плавления (3500°С – алмаз, 1400°С – Si),высокой твердостью, но отсутствием пластичности => хрупкость. Междучастицами (атомами) имеется определенная электрическая плотность, т.к.электроны между атомами обобществлены => есть предпосылки для проводимости,но электронная пара локализована между атомами, поэтому эти электроны не могутучаствовать в проводимости. Для того чтобы они были носителями тока, нужно ихделокализовать, т.е. разорвать химические связи, поэтому при низкихтемпературах эти кристаллы являются диэлектриками. При нагревании возможнаделокализация, и тогда такие кристаллы могут обладать проводимостью, т.е. бытьполупроводниками.

С точки зрения зоннойтеории, в результате расщепления валентных энергетических уровней образуетсявалентная зона. Все электроны В.З. участвуют в  химической связи (Sp3 гибридизация), электронные уровни возбужденногосостояния образуют зону проводимости (4S), которая принизких температурах практически пуста. Между этими зонами имеетсяэнергетический барьер, который называется запрещенной зоной (ЗЗ), и если этотбарьер велик (ΔЕ >5эВ), т.е. прочные ковалентные связи, то такиетвердые тела будут обладать диэлектрическими свойствами (алмаз). Если ΔЕ =0.1-4 эВ, который отнасительно легко преодолеть, тотакие твердые тела будутобладать полупроводниковыми свойствами (Si, Ge),т.е. менее прочная ковалентная связь.

2.2 Ионная кристаллическая решетка

В узлах решетки находятсяположительные и отрицательные ионы, связанные друг с другом кулоновскимвзаимодействием. Ионная связь не направлена и не насыщаема, поэтому количествопартнеров (координационное число) не зависит от свойств атомных орбиталей, аопределяется относительными размерами положительно и отрицательно заряженныхионов. В кристаллических решетках NaCl координационное число = 6, SeF =8, ZnS = 4. Структура Cl – ОЦКобразуется, если отношение радиусов аниона и катиона = 1 – 1.37. Структура NaCl– ГЦК решетка, отношение радиусов = 1.37 – 2.44. Структура ZnS –тетраэдрическая, отношение радиусов = 2.44 – 4.44. Кулоновское взаимодействиеобладает высокой энергией => все ионные кристаллы имеют высокую температуруплавления. Ионные кристаллы растворяются в полярных растворителях (H2O), ирастворимость зависит от энергии кристаллической решетки, т.е. зарядов аниона икатиона. По своим электрическим свойствам ионные кристаллы должны обладатьдиэлектрическими свойствами. Чистая ионная связь встречается крайне редко, зачисто ионную связь принимают     , в остальных случаях – доли ионной связи.Всякое отступление от чисто ионной связи приводит к появлению носителей тока =>к полупроводниковым свойствам. Расплавленные (растворенные) ионные кристаллыявляются электролитами => проводниками электрического тока 2-го рода, приэтом носителями тока являются ионы.

2.3 Молекулярная кристаллическая решетка

В узлах решетки находятсянейтральные молекулы, связанные друг с другом силами межмолекулярноговзаимодействия. Эти силы, в зависимости от состава и строения молекулы, делятсяна:

1) Ориентационное взаимодействие – между полярнымимолекулами, когда они ориентируются относительно друг друга

Uop = (-2μ4)/(3r6kT), μ– дипольный момент.

2) Индукционное взаимодействие – между полярной и неполярноймолекулами => возникновение индуцированного дипольного момента =>деформация молекулы:

Uинд = (-2αμ2)/(r6)

3) Дисперсионное взаимодействие – возникает междунеполярными молекулами за счет возникновения мгновенных дипольных моментов врезультате движения электронов внутри молекулы.

Uдис = (-3α2hν0)/(4r6); hν0 – энергия колебанияатомов.

 

2.4 Ван-дер-ваальсовое взаимодействие.

WBB = αwop + βwинд + γwдис

α+β+γ=100%

Ar(аргон) – 100% wдис

Дисперсионные силы – это физическое взаимодействие,энергия которого очень мала – в сотни раз слабее, чем химическая связь, поэтомувещества, имеющие молекулярную решетку с участиемван-дер-ваальсовыхсил, отличаются очень низкими механико-техническими характеристиками и оченьнизкими температурами плавления (возгоняются при комнатной температуре).Неорганические соединения в обычных условиях не образуют молекулярную решетку =>твердых тел с такой решеткой практически не существует (исключение I2). В основном органические вещества, поэтому они имеют довольно низкие температуры плавления и очень непрочные кристаллическиерешетки. В органических веществах кроме ван-дер-ваальсовых сил значительноевлияние оказывает так называемая водородная связь – связь между молекулами,содержащими H, связанный с очень электроотрицательными элементамивнутри молекулы. Водород стремится внедриться в оболочку соседней молекулы,создавая полимеры за счет водородной молекулы (HF)n.

Кислород в значительной мере стягивает электроннуюоболочку водорода (H2O)­n­. Молекулы H2Oполимерны (ди- три- меры) => аномально поведение воду относительнотемпературы кипения.

Водородная связь в кристаллических решетках полимеровпроявляет себя настолько сильно, что механическая прочность и температураплавления определяется прочностью водородной связи и при механических нагрузкахили нагревании происходит разрыв неводородной связи (в 10 раз прочнее чем ван-дер-ваальсовоевзаимодействие, и слабее, чем ковалентная связь). С точки зрения электрическихсвойств, электронная плотность между молекулами практически отсутствует => молекулярныекристаллы – диэлектрики. Однако диэлектрические свойства выражены по-разному –быть либо высоко- либо низкочастотными, в зависимости от состава и структурымолекулы. Есть небольшая группа полупроводниковых соединений – это полимеры ссопряженными связями.

 

2.5 Введение в химию полупроводников

металлы полупроводники (п/п) диэлектрики ρ (Ом см)

10-6 – 10-3

10-4 – 109

109 – 1019

ΔЕ 0.1 – 4(5) эВ >5 эВ Δρ/ΔТ >0 <0 <0

П/п. в системе Д.И.Менделеева (элементарные/простыеполупроводники)

IA

IIA

IIIA

IVA

VA

VIA

VIIA

VIIIA

металлы B 1.1 эВ С 5.5 эВ Р 1.5 эВ S 2.5 эВ диэлектрики Si 1.1 эВ As 1.2 эВ Se 1.7 эВ Ge 0.72 эВ Te 0.36 эВ I 1.25 эВ

 

α-Sn 0.1 эВ

 

С увеличением радиуса атомаширина запрещенной зоны уменьшается, т.к. ослабляются химические связи. Вэлементарных п/п характер химической связи, в основном, ковалентный.Электронная пара локализована между атомами и при температуре абсолютного нулявсе эти простые полупроводники являются диэлектриками.

 Кристаллическая решеткаалмазоподобных полупроводников представляет собой плотно упакованные тетраэдры(вытекает из структуры атомов). Участие в связи принимают и гибридные орбитали,направленные к вершине. Вся валентная зона заполнена. Зона проводимости (4S) –эта зона еще более возбужденного состояния – практически пустая.

ΔЕ = 1.1 эВ при абсолютной температуре больше 0электроны могут попадать в зону проводимости, т.е. вырваться из локализованногосостояния, разорвать химические связи, при этом электрон в зоне проводимостибудет свободно менять энергию, а значит может участвовать в проводимости. ЭДП –собственная проводимость п/п. Истинными носителями тока являются электроны.

Общая характеристика элементарных п/п:

№ элемент порядковый номер атомный радиус, нм ΔЕ, эВ температура плавления 1 C (алмаз) 6 0.077 5.6 3800 2 Si 14 0.177 1.21 1423 3 Ge 32 0.122 0.78 937 4 Sn (серое) 50 0.156 0.88 232 5 Pb 82 0.175 327

С – изолятор

Pb –фактически металл

В ряду С – Snнаблюдается падение ΔЕ и температуры плавления, увеличение проводимости идлины ковалентной связи. Последнее играет существенную роль т.к. это уменьшаетее прочность и энергию этой связи. Закономерный рост проводимости, а такжеуменьшение ΔЕ и температуры плавления, микро твердости является следствиемпрочности связи. Благодаря своим свойствам Si и Geявляются основными п/п материалами, из которых изготавливают диоды и триоды,термосопротивления, оптические линзы. ΔЕ(Si)>ΔЕ(Ge)=>Siприборы работают при более высоких температурах: температура работы Ge =60-80°С, а  температура работы Si =200°С, более того Si самый распространенный элемент после О => Siнаходит все большее применение благодаря навым методам его очитки.

Из элементов Vгруппы при определенных условиях п/п свойства проявляют P, As, Sb.Однако п/п модификации этих элементов малодоступны, но они являются важнейшимип/п образующими (GaAs, AlP, InSb). Из элементов VI группа – Se, Te. Seявляется важнейшим п/п материалом, п/п образующим элементом, на основе которогополучают селениды металлов. Te самостоятельного применения не имеет, но теллуридышироко применяются в качестве п/п материалов. S(сера) –изолятор, хотя она обладает сильно выраженной фотопроводимостью. Sявляется основой сульфидов (Ag, Cd, Pb). В группе S-Se-Te сувеличением порядкового номера ΔЕ уменьшается. III В –единственный1 элементарный п/п, который не применяется: высокая температураплавления, значительная ΔЕ = 1.58 эВ, распространенность в природе (в 10раз > Ge); недостаток – трудность получения в высокой степеничистоты монокристаллов.

2.6 П/п соединения.

Химическая связь в п/п соединениях.

Специальной связи в п/п соединениях нет. Химическиесвязи в п/п разнообразны, исключается только металлическая связь.Преимущественно связь ковалентная.

(1) Классификация полупроводниковых соединений.

1) По типу образователя: оксиды, сульфиды, арсениды,фосфиды и т.д.

2) По типу кристаллической решетки: алмазоподобные …

3) По положению в периодической системе.

изоэлектронные ряды

  />АIII<sup/>BV

АII<sup/>BVI

АI<sup/>BVII

А2III<sup/>B3VI

АI<sup/>BIIIC2VI

А2IBVIIICIVDVI

И т.д.

 (2) П/п соединения АIII<sup/>BV

АIII

BV

B N диэлектрик Al P полупроводник Ga As In Sb Te Bi металл

 

С увеличением (ZA+ZB)/2 наблюдается закономерное измение ΔЕ и температуры плавления(из увеличения радиуса атома следует уменьшение прочности ковалентной связи).

соединение энергия к.р. температура плавления ΔЕ, эВ подвижность носителей тока, u е р AlP 190 2000 2.42 – – GaP 170 1467 2.25 300 150 InP 150 1055 1.28 6000 650 AlAs 170 1700 2.16 – – GaAs 146 1237 1.4 – – InAs 130 943 0.46 – – AlSb 160 1070 1.6 – – GaSb 133 712 0.79 – – InSb 121 536 0.18 – – Si 204 1421 1.21 – – Ge 178 937 0.78 – –

АIII<sup/>BV

Алмазоподобные п/п, изоэлектронные ряды, имеюттетраэдрическую структуру. 3 ковалентные связи + 1 донорно-акцепторная.

IV

АIII<sup/>BV

АII<sup/>BVI

АI<sup/>BVII

Ge GaAs ZnSe CuBr ковалентная неполярная 3 ковалентные + 1 д-а 2 ковалентные + 2 д-а 1 ковалентная + 3 д-а χ

Элементы удаляются друг от друга, следовательно,растет доля ионности связи и ширина запрещенной зоны, и уменьшается подвижностьносителей тока.

Соединение Ge GaAs ZnSe CuBr ΔЕ, эВ 0.78 1.53 2.6 2.94

(3)

Алмазоподобную структуру имеет большая группасоединений, состоящая из трех.

АIBIIIC2VI (CuZnS2, CuAlS2)

АIIBIVC2 (CdGeAs2, ZnGeAs2)

4 – и более элементов.

2.7 Реальные кристаллические решетки

Металлическая, атомная иионная решетки в чистом виде существуют очень редко. В каждой кристаллическойрешетке существуют в какой-то мере все составные части. Электронная плотностьрешетки φ = С1 φмет + С2 φатомн+ С3 φион, где С1 + С2 +С3 = 1 или 100%

ZnS:С1 пренебрежимо мала => ковалентно-ионная связь.

InSb:практически отсутствует ионная доля => ковалентно-металлическая связь.

NaSb: ионно-металлическаясвязь.

Закон постоянства состава и закон эквивалентов икратных отношений, которые присущи молекулярным соединениям, в твердых телах нереализуется. Следовательно, твердые тела не имеют постоянства состава.Молекулярные соединения, которые имеют строго постоянный состав, называютсядальтонидами. Твердые тела, в основном не имеют постоянного состава иназываются бертоллидами. Их состав, а значит и свойства, зависят от способаполучения.

2.8 Нестехиометрические соединения

TiO0.58-1.32 – формульный состав, нет молекулярной массы, а естьформульная (разный состав => структура и свойства).

NaCl(Na0.999Cl, NaCl0.999) – имеет практически ионную кристаллическую решетку =>является диэлектриком. ВЗ полностью заполнена. Cl<sup/>S2P6

ЗП – свободная зона натрия Na<sup/>3S0

ΔЕ = 8 эВ.

Но обработанный в избытке натрия кристалл NaClбудет иметь n-проводимость.

Все реальные кристаллы имеютдефекты структуры: смещение граней и узлов, наличие примесей. Все нарушениявлияют на самые чувствительные свойства – электрические и оптические.

Примеси могут быть трехтипов:

1)    Образуют разбавленные растворы замещения, когда атомпримеси «замещает» основной атом в узле кристаллической решетки. А для этогопримесный атом должен иметь примерно такой радиус, что и основной атом, т.е.быть в периодической системе рядом слева или справа. Если примесный атомнаходится справа. То это будет донорная примесь, которая содержит избыточныеэлектроны, не участвующие в химической связи. Зоны образуются в результатерасщепления электронных уровней при их взаимодействии. Примесные атомы образуютраствор, и друг с другом не взаимодействуют => нет расщепления зон. Еслипримесный уровень слева, то для образования химической связи на внешнем уровнене хватает электронов => образуются дырки. Примесь акцепторная.

2)    Примеси внедрения возникают в том случае еслипримесный атом, малый по размеры попадает в междоузлие. Он не образуетхимической связи с соседними атомами, но его электроны могут служить носителямитока, если электроотрицательность примесного атома очень мала. Вкристаллической решетке Ge находятся между узлами атомы Li (искажаютрешетку) – создание n-проводимости. Если попадает Cl, обладающийбольшой электроотрицательностью, то он захватывает электроны от соседнихатомов, образуя дырку.

3)    Примеси вычитания – отсутствие стехиометрии. Есликатионообразователя (ZnSe избыток Zn) – возникает n-проводимость;если избыток анионообразователя (Se) – проводимость р-типа.

Т.е. п/п очень чувствительны к наличию примесей.Требуется тщательная очистка физико-химическими методами: зонная плавка, методвытягивания по Чохральскому, транспортные реакции.

2.9 Стеклообразные п/п.

Селениды, теллуриды,сульфиды элементов V группы образуют аморфные (стеклообразные п/п)

Sb23+Te32-;As23+S32-; As23+Se32-;As25+Se52-;

Для аморфного состоянияхарактерен только ближний порядок, поэтому зонная теория к ним не применима(она выведена только для кристаллического состояния), и свойства таких п/пможно объяснить с точки зрения валентной связи. Их проводимость мало зависит отпримесей. Она зависит от размеров атомов, образующих соединения. С уменьшениемрадиуса атома п/п свойства переходят в диэлектрические.

2.10 Органические п/п

В основном органическиесоединения ­– диэлектрики (см. ниже). Однако есть большая группа органическихп/п. Её особенностью является наличие сопряженных связей:

           σ        π        σ       π        σ         π

= С­ – С = С – С = С – С = С

                           σ                        σ                  σ

т.е. есть электроны коллективного пользования, значитвся молекула обладает свойствами металла и представляет собой одномерныйкристалл, а к нему применима зонная теория. Дискретные уровни p-электроновпредставляют собой валентную зону. Энергия активации  электронов естьзапрещенная зона. Проводимость внутри молекулы очень велика поскольку p-электроныобладают высокой подвижностью и небольшой энергией возбуждения.

Жидкий бензол являетсядиэлектриком, т.к. электронам трудно преодолеть энергетический барьер,связанный с межмолекулярными взаимодействиями.

/>Если соединить молекулы бензола так как показано нарисунке, то энергетический барьер уменьшится.<sub/>

2.11 Диэлектрики

это вещества, которые  обладают следующими:

1) Большое удельное сопротивление

  ρ = 1010 — 1020 [Ом/см]

2) E – электрическая прочность или пробивное напряжение[В/см]

3) Диэлектрическая проницаемость ε. В однихслучаях она мала: 1, 2, 3… в других случаях (для конденсаторов) 40, 80 и более.

4) Тангенс угла диэлектрической потери (tgδ)

Диэлектрическими свойствами обладают вещества,которые  имеют  либо ковалентную решетку, при очень маленьких радиусах атома (C(алмаз)), либо ионную решетку с большой долей ионности и с малыми дефектамикристаллической решетки.

Молекулярные кристаллические решетки

Поскольку молекулярные кристаллические решетки вобычных условиях для неорганических соединений не существует, то речь идеттолько об органических веществах.

2.12 Органические диэлектрики

Практически все органическиевещества являются диэлектриками. За исключением рассмотренных соединений ссопряженными связями, но диэлектрические свойства органических соединенийвыражены неодинаково, и зависит это от состава и строения этих соединений.

Различают высоко- и низкочастотные диэлектрики.

μ = g*l – дипольныймомент

/> 

                         l

если μ = 0 (l = 0), томолекула неполярна, поэтому всё равно как ей располагаться в электрическомполе, и при измени полярности она ведет себя индифферентно. Такой диэлектрикназывается высокочастотным. Если μ > 0, появляется диполь, и когдаполярность быстро меняется, молекула не успевает ориентироваться, а если междумолекулами прочная связь и ориентирование происходит в “вязкой” среде,происходит разогрев и пробой диэлектрика

/>/>

      высокочастотный               низкочастотный

Если в молекуле отсутствуютсильно электроотрицательные атомы, такие как O, F, Cl, тосвязи будут малополярны и молекула в целом тоже будет малополярна, значитдиэлектрик может считаться высокочастотным. В молекуле могут быть оченьэлектроотрицательные элементы, но они должны быть симметрично расположены, и,несмотря на большую полярность связи, в результате их симметричногорасположения в целом молекулы будут неполярны и тоже могут использоваться втоках высокой частоты. Если же имеющиеся полярные связи не симметричны, то вмолекуле наличествует дипольный момент. Такие соединения не могут бытьиспользованы в качестве диэлектриков высокой частоты.

Дипольный момент не всегдаотрицательное качество. Его наличие упрочняет химические связи междумакромолекулами => увеличивают температуру плавления и механическуюпрочность. Наличие полярных групп придает хорошие адгезионные свойства, а такиевещества могут быть использованы в составе клеящих копозиций.

Полимеры могут иметь

1)линейное

2)разветвленное

3)сетчатое

4)пространственное строение

1и2 обладют термопластичными (термообратимыми)свойствами, т.е. могут быть расплавлены, а затем, без изменения свойств.Закристаллизованы. 3и4 являются термореактивными, т.е. термонеобратимыми. Принагреве они теряют свои исходные свойства. (В кристаллическом и смолообразномсостоянии) 100% кристалличности быть не может. Максимальная кристалличность =80%. Чем больше степень кристалличности, тем выше температура плавления и ниже морозостойкость. Аморфныеполимеры более морозостойки.

Полимеры образуются из мономеров (низкомолекулярныевещества) в результате двух видов реакций: полимеризации и поликонденсации.

(-А-)n – элементарный составмоно- и полимеров одинаков. В результате полимеризации нет побочных продуктов.

(-A-B-)n – сополимеризация

(-A-A-A-A-A-)n – привитая полимеризация

   |       |        |

  B      B      B

   |       |        |

  B      B      B

(-A-A-A-A-B-B-B-B-)n – блок полимеризация

Возникает за счет разрыва двойных или тройных связей иприсоединения мономеров друг к другу.

na-A-a+nb-B-b→

Синтезируются за счет взаимодействия функциональныхгрупп с выделением побочных низкомолекулярных соединений, что можетабсорбироваться в объеме полимера и снижать его в частности диэлектрическиесвойства.

CH2=CH2 – этен

(-CH2-CH2-)n – полиэтилен.

1) полиэтилен высокого давления при Т = 200°С, Р =1.5-3 *103 Атм.

2) низкого давления в присутствии катализаторов. Т =100°С, Р = 30 Атм, катализаторы: соединения Al, Ti, Cl.

Степень кристалличности полиэтилена низкого давления65-85% температура плавления = 125-135°С. У полиэтилена высокого давления Степенькристалличности < 60%, температураплавления = 115°С. Полиэтилен весьмаустойчив к действию агрессивных сред. Но он стареет под действиемультрафиолетового излучения. При комнатной температуре под действиемультрафиолетового излучения он может храниться до трех лет, при температуре =160°С уже через час. Катализирует разрушение влага. Ценные качества –диэлектричность. Широко применяется для изготовления выскочастотных кабелей.Этот материал может использоваться как в чистом виде, так и в совокупности сдругими полимерами, в виде пленок, лаков, компаундов, обладающих высокой водо-и химической стойкостью. Подобными свойствами обладает полибутилен, полистирол.Он линеен и неполярен Полистирол термопластичен, не гигроскопичен и обладаетустойчивостью к воде, кислотам и щелочам, но растворяется в ацетоне, эфире инекоторых других растворителях. Он является очень хорошим диэлектриком и широкоприменяется в высококачественной изоляции, в телевидении и средствах связи. Изнего готовят конденсаторы, антенны, высокочастотные кабели. Используется какважный материал в приборостроении осбенно когда нужно высокое сопротивлениедеформации, на его основе изготавливают компаунды, лаки, пленки, поропласты…Недостаток – низкая теплостойкость и хрупкость, температура размягчения 80-85°С

Фторопласт 4.

(-CF2-CF2-)n

/>– фторопласт 4 (поли-тетра-фтор-этилен)

Имеет симметричное строение => несмотря наполярность связи, в целом молекула неполярна. Линейный, неполярный,термопластичный, обладает исключительно высокой химической стойкостью, в томчисле на него не действуют растворители. Он разрушается под действием расплавленныхщелочных металлов и фтора. Очень термостойкий, сохраняет свойства при (-190 –300°С), плавится при 327°С, разрушается при 400°С с выделением токсичныхотходов. Он является наилучшим диэлектриком, особенно в полях высоких исверхвысоких частот. Его свойства не зависят от частоты. Применяется вагрессивных средах, при высокой влажности. Недостаток – холодная текучесть.

/>Фторопласт 3/>

Ассиметричное строение.