Электромеханические нестабильности в аморфно-кристаллических полимерах

Хуанхе Зао, Жиганг Суо

Перевод с английского: Чумаченко В. С.


ВВЕДЕНИЕ

Когда слой аморфно-кристаллического полимера при условии растягивающей силы в своей плоскости и напряжения через ее толщины деформируются , деформации слоя изначально однородны но потом локализуются. Электромеханических неустойчивость возникает когда силы и напряжения достигают критических условий. Критические условия определяются как состояние рассматриваемые для перетяжки нестабильности. Общие критические условия показывают, что растягивающая сила может заметно уменьшить критические напряжения. Аморфно-кристаллического полимеры широко используются в качестве диэлектрика в кабелях, конденсаторах и приводах.

Такое использование требует, чтобы диэлектрики выдерживали высокие напряжения. В основном режиме провал в результате высокого напряжения, при положительной обратной связи может привести к выдвижной нестабильности при достижении критического напряжения. В различных приложениях, слоя часто происходит сочетание напряжения и растягивающие силы.

Экспериментами оказано, что растягивающая сила может существенно уменьшить критические напряжения. Эта статья расчета критических условий нестабильности в электромеханических аморфно-кристаллического полимерах к вопросу комбинированного электрического напряжения и механической силы. Кроме того, общее критические условия показывают, что растягивающие силы действительно может уменьшить критические напряжения. Чтобы сосредоточить внимание на основной идеи, рассмотрим модель которая показана на рис 1. Слой полимера, Толщина H и L XL стороны в недеформированном состоянии, зажатой между двумя совместими электродами. Электромеханическая нестабильность обычно наступает при большых деформациях, где полимер меняет свою форму более существенно, чем изменение его объем. После общей практики, мы предполагаем, что полимер несжимаем. Предполагается, линейные упругие свойства, N = 1. 5. Тем не менее, напряженно-деформированные отношения аморфно-кристаллических полимеров существенно отклоняются от линейного упругого поведения, с более реалистичными значений, N = 0,1-0,6. Параметр K меры текучести полимера, а гораздо меньше, чем модуль упругости полимера. Следовательно, модель Старк-Гартона в своем первоначальном виде значительно переоценивает критические напряжения. Кроме того, путем построения нормированных напряжения в зависимости от растянутых на несколько фиксированных значений силы. Общий вид кривых также отражает конкуренцию между упрочнения материала и геометрического размягчения. нестабильность требует больше деформации, чем растягивния в нестабильности. Вывод: геометрические последствия смягчения следует уделять больше внимания, чем на напряжению силы. Мы подсчитали, критические условия для электромеханической нестабильности аморфно-кристаллического полимера к вопросу сочетания механической силы и электрического напряжения. Метод, однако, может быть распространен на другие виды материала. Хотя модель предсказывает, те же тенденции, как сообщается в экспериментальной литературе.

Литература

  1. T. Takahashi, H. Ohtsuka, H. Takehana, and T. Niwa, Ieee Transactions on Power Apparatus and Systems 104, 1945-1950 (1985).
  2. M. Rabuffi and G. Picci, Ieee Transactions on Plasma Science 30, 1939-1942 (2002).
  3. Q. M. Zhang, V. Bharti, and X. Zhao, Science 280, 2101-2104 (1998).
  4. K. H. Stark and C. G. Garton, Nature 176, 1225-1226 (1955).