Способ получения электретов с заданной поверхностной плотностью зарядов Советский патент 1987 года по МПК H01G7/02 

/

Металлизация Фиг1

i;o ел

-Примесные

VOfibt

;0

сл

О5

со 195 Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано при изготовлении мембран электретных микрофонов, телефонов и громкоговорителей и является усовершенствованием способа, описанного в авт. св. 492239. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ получения электретов с заданной поверхностной плотностью зарядов. Способ заключается в.быстрой зарядке, например в течение нескольких секунд и менее, в зависимости от конструкции и параметров заряжающего уст ройства свободной поверхности диэлектрика путем нанесения заряда нужного знака с номинальной плотностью на поверхность диэлектрика. Для устранения неконтролируемых зарядов на поверхности диэлектрика ее предварительно зануляют любым способом, например погружением в дистиллированную или деионизованную воду (с последующей просушкой в течение нескольких минут при температуре около 30-40 С) или в ио зованном газе. , Номинальный заряд наносится на п верхность диэлектрика также любым способом, например коронньм разрядо с поверхностной плотностью G(1,53).-10 Кл/м2. Однако электреты, изготовленные известным способом, обладают недостаточными величиной стабильной плотности зарядов в нормальных климатических условиях и стабильностью потенциала при воздействии повьшенной относительной влажности воздз а для использования их в качестве мем бран высококачественных электроакус тических преобразователей. Это происходит вследствие того, что при кратковременной зарядке в нормальны климатических условиях электретньй заряд находится на поверхности диэлектрика или проникает в объем на незначительную глубину (примерно на О,1 мкм) и при соприкосновении с ме таллическими поверхностями в конструкциях электроакустических преобразователей наблюдается значительно стекание заряда, что ведет к уменьшению стабильной плотности заряда электретов в нормальных климатических условиях. При воздействии повышенной относительной влажности воздуха происходит рекомбинация элект9ретного заряда, находящегося в основном на поверхности диэлектрика, с ионами жидкости и разрушение электретного состояния. Цель изобретения - повьшение поверхностной плотности зарядов и улучшение стабильности потенциала при воздействии повьшенной влажности воздуха - достигается тем, что в известном способе получения электретов с заданной поверхностной плотностью зарядов по авт. св. № 492239 путем нанесения заряда на свободную поверхность диэлектрика, включающем предварительное разряжение поверхности диэлектрика до нулевого потенциала и последующее нанесение заряда до номинальной плотности при 15-60 С в течение 0,1-10 с, заряженную поверхность диэлектрика разряжают до нуля при температуре 100-150 С, затем заряжают в-отрицательном коронном разряде до номинальной поверхностной плотности заряда при начальной температуре 140-160°С в течение 7-,10 мин при одновременном снижении температуры до 50-70°С. . На фиг. 1 схематично изображена исходная диэлектрическая полимерная пленка с номинальной плотностью зарядов на ее поверхности, описанная в прототипе. В объеме диэлектрической пленки имеются хаотически заряженные ионы примесей. На фиг. 2 изображена та же пленка после разрядки в переменном коронном разряде/при температуре 100-150 С происходит очистка диэлектрической пленки от заряжен1ных ионов примесей. Это приводит к резкому возрастанию ее удельного сопротивления. Фиг. 3 иллюстрирует зарядку очищенной диэлектрической полимерной пленки при температуре 140-160 С в течение 1-3 мин. Видно, что при таких малых промежутках времени в объем полимерно.й диэлектрической пленки проникает незначительная часть полного осажденного заряда, несмотря на то, что зарядка ведется при повышенной температуре. Стабильность заряда у такого электрета при повьш1енной относительной, влажности воздуха плохая, так как поверхностньй заряд рекомбинирует с ионами жидкости, и после влаготренировки получается картина, изображенная на фиг. 4, из которой видно, что величина плотности заряда резко упала

(более чем в 2 раза), следовательно, сильно понизился и электретный по.тенциал. Фиг. -5 иллюстрирует зарядку очищенной полимерной диэлектрической пленки при температуре 140ТбО С в течение 7-10 мин. Видно, что в этом случае осажденный заряд почти полностью проникает в объем полимерной диэлектрической пленки, и величина стабильной плотности заряда резко возрастает. Фиг. 6 иллюстрирует результат воздействия повышенной относительной, влажности воздуха на такие электреты. Видно, что величина плотности заряда, остающегося после воздействия повышенной относительной влажности воздуха, возрастает и-ув-еличивается вследствие этого также величина электретного потенциала.

Дпя получения электрета по предлагаемому способу берут полимерную диэлектрическую пленку, электретированную по основному способу, с плотностью заряда на ее поверхности б (2,5-3)10 Кп/м2 и воздействуют на нее переменным коронным разрядом при температуре 120-130 С. Затем очищенную полимерную диэлектрическую пленку заряжают в отрицательном коронном разряде при начальной температуре 140-150 с в течение 8-9 мин до повышенной номинальной плотности

6,8-7,110- Кл/м2 при одновременном снижении температуры до 50-60 С.

Дпя осуществления способа требуются заземленный электрод в виде подложки, на поверхности которрй

размещаются полимерные диэлектрические пленки,электрод для нанесения зарядов, соединенный с источником постоянного напряжения и расположенньш над заземленным электродом источник

переменного напряжения и нагреватель, вмонтированный, в заземленную подложку.

Использование предложенного способа получения электретов создает по

сравнению с существунщим способом условия для повышения чувствительности и электроакустических преобразователей с такими электретами в нормальных климатических условиях и улучшения ее стабильности при воздействии повышенной относительной влажности воздуха на различных стадиях произ.водства и при их эксплуатации.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРЕТОВ С ЗАДАННОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ ПЛОТНОСТЬЮ ЗАРЯДОВ по авт.св. № 492239,.о т л ,иэлентрик 4 чающийся тем, что, с целью повышения поверхностной плотности зарядов и улучшения стабильности потенциала при воздействии повьш1енной влажности воздуха, заряженную поверхность диэлектрика разряжают до нуля при температуре 100-150с, затем заряжают в отрицательном коронном разряде до номинальной поверхностной плотности заряда при начальной температуре 140160 С в течение 7-10 мин при одновременном снижении температуры до 50.70С. Поверхностный i заряд (Л Л

фиг. г

ф1/г.

Фи2.

Ц}иг:5

Фиг.6