Изучение релаксационных процессов в термостойких полимерных диэлектриках тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.02, кандидат наук Камалов Алмаз Маратович

• Камалов Алмаз Маратович
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Камалов Алмаз Маратович

Введение

1. Литературный обзор

1.1. Физико-химические свойства полиимидов

1.2. Термопластичные полиимиды

1.3. Электропроводность полимерных диэлектриков

1.4. Накопление заряда в диэлектриках

1.5. Релаксационные процессы в диэлектриках

1.6. Релаксация заряда в полимерных материалах

1.7.Термоактивационный анализ полимерных диэлектриков

1.8.Сорбция воды в полимерах

Выводы по литературному обзору

2. Методика исследования

2.1. Объект исследования

2.2. Зарядка образцов в коронном разряде и электрическом поле

2.3.Измерение величины и знака заряда методом электростатической индукции

2.4. Измерение токов термостимулированной деполяризации

2.5. Измерение диэлектрических характеристик

2.6. Измерение динамических механических характеристик

3.Экспериментальное изучение накопления и релаксации заряда в пленках Р-ОДФО, заряженных в коронном разряде

3.1. Кинетика накопления гомозаряда

3.2. Релаксация гомозаряда в изотермическом режиме

3.3. Релаксация гомозаряда в термостимулированном режиме

3.4.Роль собственной проводимости при релаксации заряда

3.4.1.Измерение токов ТСД при плотном и неплотном контакте

3.4.2.Теоретический анализ спектров токов ТСД

3.5. Релаксация гомозаряда в условиях повышенной влажности

4.Экспериментальное изучение релаксационных процессов в пленках аморфного полиимида Р-ОДФО, заряженных в электрическом поле

4.1. Релаксационные процессы в аморфной пленке полиимида Р-ОДФО при воздействии постоянного электрического поля

4.1.1.Влияние температуры поляризации на спектры токов ТСД аморфной пленки Р-ОДФО

4.1.2. Влияние времени поляризации на спектры токов ТСД аморфной пленки Р-ОДФО

4.2. Релаксационные процессы в аморфной пленке Р-ОДФО в переменном электрическом поле

5. Экспериментальное изучение влияния степени кристалличности на механические и диэлектрические потери в пленках Р-ОДФО

Заключение

Список литературы

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

Список сокращений и условных обозначений

ПМ - полипиромеллитимид

ПИ - полиимид

СК - степень кристалличности

ТСД - токи термостимулированной деполяризации

ТСП - токи термостимулированной поляризации

ТСН - термостимулированное напряжение

ДМА - динамический механический анализ

ДС - диэлектрическая спектроскопия

КМ - композиционный материал

ЭАД - электрически активные дефекты

МВС - Максвелл-Вагнер-Силларс

WLF- Вильямс-Ландел-Ферри

VTF - Фогель-Тамман-Фульчер

LARC-TPI - «многофункциональный» термопластичный полиимид

NEW-TPI - «новый» термопластичный полиимид

PEEK - полиэфирэфиркетон

ULTEM - полиэфиримид

Up - напряжение поляризации

Ps - остаточная поляризация

W - ток термостимулированной деполяризации

Jt^ - плотность тока термостимулированной деполяризации

W - энергия активации

у - удельная проводимость

Е - напряженность электрического поля

^ - подвижность носителей

Тт - температура максимума

Тg - температура стеклования

в0 - диэлектрическая постоянная

о - поверхностная плотность заряда

Ю0 - частотный фактор

ф - электрический потенциал

т - время релаксации

в - скорость нагрева

е' - относительная диэлектрическая проницаемость е" - фактор диэлектрических потерь tg5 - тангенс угла диэлектрических потерь в - механическая деформация

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение релаксационных процессов в термостойких полимерных диэлектриках»

Введение

В настоящее время термореактивный полиимид полипиромеллитимид (ПМ) применяется для изготовления изоляции электрических машин, гибких печатных плат, защитного покрытия в микроэлектронике. Использование ПМ в интервале температур от -273 до +400 °С обусловлено низкой электропроводностью, превосходными механическими и диэлектрическими характеристиками, стойкостью к агрессивным средам, в том числе и к радиации. К недостаткам этого материала можно отнести сложность его переработки в изделия из-за тугоплавкости и слабой растворимости, а также высокую гигроскопичность 2-3%.

На смену термореактивным материалам приходят более технологичные термопластичные полиимиды. К преимуществам термопластичных материалов относят возможность вторичной переработки, механическую прочность, высокую адгезию к металлам, стойкость к воздействию агрессивных сред. Наряду с высокими термическими и механическими свойствами термопластичные ПИ также обладают высокими диэлектрическими характеристиками. Термопластичные полиимиды используются в качестве подложек, гибких печатных плат, изоляционного материала и защитного покрытия в аэрокосмической технике. На сегодняшний день в России класс термопластичных полиимидов представлен только зарубежными производителями.

В Институте Высокомолекулярных Соединений РАН был синтезирован термопластичный частично-кристаллический полиимид Р-ОДФО на основе 1,3-бис-(3,3'-4,4' - дикарбоксифенокси) бензола (диангидрид Р) и 4,4'-бис-(4-аминофенокси) бифенила (диамин ОДФО), не уступающий по эксплуатационным характеристикам импортным аналогам (РЕЕК, ЦЬТЕМ, LaRС-TPI). Отличительной чертой этого материала Р-ОДФО является его способность к рекристаллизации с воспроизводимой степенью

кристалличности. Для расширения области применения полиимидного материала и внедрения его в электротехническую промышленность необходимо изучить комплекс характеристик Р-ОДФО и изменение их при воздействии сильных электрических полей и газового разряда. При таких воздействиях происходит накопление как объемного гомо- так и гетерозаряда. Накопление объемного заряда приводит к перераспределению электрического поля в диэлектрике, что может ускорить пробой изоляции. Поэтому важно исследовать влияние степени кристалличности полиимида Р-ОДФО на диэлектрические, механические и электретные свойства в условиях сильных электрических полей, повышенных температур и влажности.

Содержание диссертации соответствует паспорту научной специальности 05.09.02 - «Электротехнические материалы и изделия»

Цель работы. Комплексное исследование релаксационных процессов в полиимидных пленках Р-ОДФО с разной степенью кристалличности при воздействии газового разряда и сильных электрических полей.

Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:

- создать автоматизированный стенд для измерения малых токов до 10-14А в диапазоне температур от 20оС до 300оС с обработкой экспериментальных данных;

- исследовать кинетику накопления заряда в пленках Р-ОДФО с разной степенью кристалличности, подвергнутых воздействию коронного разряда;

- изучить релаксацию заряда в изотермических и термостимулированных режимах;

- изучить влияние повышенной влажности на релаксацию заряда в пленках Р-ОДФО;

- проанализировать спектры токов ТСД на основе современных моделей релаксации заряда с использованием пакета программ MathCad;

- исследовать кинетику релаксации заряда в пленках Р-ОДФО, заряженных в постоянном электрическом поле при разных условиях поляризации;

- определить механизмы релаксационных процессов в аморфной пленке Р-ОДФО, подвергнутой воздействию постоянного и переменного электрического поля;

- изучить влияние степени кристалличности на механические и диэлектрические релаксационные потери.

Научная новизна работы.

Проведены систематические экспериментальные исследования электретных свойств частично-кристаллического полиимида Р-ОДФО после воздействия коронного разряда и постоянного электрического поля. Полученные экспериментальные данные проанализированы на основе современных моделей релаксации заряда.

На основе изучения зависимости эффективной плотности заряда от времени ) пленок ПИ Р-ОДФО с разной степенью кристалличности

установлено, что после 1000 часов хранения пленок в комнатных условиях

наибольшей временной стабильностью электретного состояния обладают

образцы аморфной пленки. С увеличением степени кристалличности

стабильность электретного состояния резко уменьшается. Этот эффект

можно использовать в устройствах, где нежелательно накопление заряда.

Установлены механизмы релаксации гомозаряда в пленках частично -

кристаллического полиимида Р-ОДФО, предварительно подвергнутых

воздействию коронного разряда. При увеличении степени кристалличности

от 0% до 40% на спектрах токов ТСД появляется низкотемпературный

релаксационный максимум, который связан с освобождением носителей

заряда с ловушек, локализованных на границе аморфной и кристаллической

фазы. Глубина этих ловушек составляет от 0.5 до 0.6 эВ.

Высокотемпературный пик связан с нейтрализацией накопленного на

8

ловушках заряда за счет собственной проводимости ПИ, энергия активации собственной проводимости составляет от 0,83 до 1 эВ.

Установлено, что частично-кристаллические пленки Р-ОДФО имеют более низкую гигроскопичность по сравнению с промышленными пленками ПМ. С увеличением степени кристалличности полиимида Р-ОДФО от 0 до 40 % гигроскопичность пленок возрастает от 1,07 до 1,55 %, что приводит к снижению времени релаксации заряда в условиях повышенной влажности и температуры.

Показано, что после воздействия постоянного электрического поля спектры тока ТСД пленок Р-ОДФО имеют три релаксационных максимума. Низкотемпературный в-пик обусловлен дипольно-групповой релаксацией и связан с локальным движением диаминного и диангидридного фрагментов полиимида Р-ОДФО. Высокотемпературный релаксационный а максимум обусловлен разрушением дипольно-сегментальной поляризации. Максимум в' определяется релаксацией объемного гомозаряда.

Установлено, что при увеличении степени кристалличности от 20% до 40% сохраняются высокие значения модуля упругости при температурах выше стеклования аморфной фазы.

Теоретическая значимость. На основании совокупности экспериментальных данных, с помощью взаимодополняющих методов термоактивационной, диэлектрической спектроскопии и термомеханического анализа, установлены механизмы накопления и релаксации заряда в пленках полиимида Р-ОДФО. Анализ экспериментальных результатов проведен на основе современных теоретических представлений с использованием математического моделирования процессов накопления и релаксации заряда в исследуемых полимерах. Полученные результаты вносят вклад в развитие физики полимерных модифицированных и композиционных материалов.

Практическая значимость

• Установлено, что с увеличением степени кристалличности пленок Р-ОДФО стабильность электретного состояния и времена релаксации

уменьшаются >тю% >т40%. При 100 часах выдержки в комнатных условиях аморфная пленка теряет 10% накопленного заряда, при этом образец с 40% кристалличности полностью разряжается.

• Показано, что пленки Р-ОДФО имеют более низкую гигроскопичность по сравнению с промышленными пленками ПМ.

• Экспериментально показано, что при приложении постоянного электрического поля с напряженностью Е=107В/м в пленках Р-ОДФО накапливается объемный гомозаряд.

• При увеличении степени кристалличности от 20% до 40% сохраняются высокие значения модуля упругости при температурах выше температуры стеклования аморфной фазы.

Методология и методы диссертационного исследования.

Применен комплекс методов изучения процессов накопления и релаксации заряда в пленках Р-ОФДО: метод компенсации с вибрирующим электродом, метод токов термостимулированной деполяризации (ТСД), термостимулированного напряжения (ТСН) и термостимулированной поляризации (ТСП). Для определения механических и диэлектрических релаксационных потерь использовался метод динамического механического анализа (ДМА) и диэлектрической спектроскопии (ДС), соответственно.

Спектры токов ТСД проанализированы на основе суперпозиции дискретных максимумов, которые описываются кинетикой релаксации первого порядка (модель Дебая) и на основе модели двухслойного диэлектрика. Спектры ДС анализировались на основе соотношения Гавриака-Негами.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Скорость релаксации гомозаряда, накопленного в пленке полиимида Р-ОДФО при воздействии коронного разряда, увеличивается при росте кристаллической фазы от 0 до 40%. Показано, что наилучшими электретными свойствами обладает пленка аморфного полиимида Р-ОДФО. Установлено, что при образовании кристаллической фазы появляется максимум на спектрах ТСД, обусловленный освобождением заряда с ловушек, локализованных в приграничных областях аморфной и кристаллической фазы. Релаксация заряда в частично-кристаллических полиимидах Р-ОДФО в низкотемпературной области обусловлена освобождением носителей заряда с ловушек, а в высокотемпературной области - собственной проводимостью диэлектрика.

2. Установлено, что частично-кристаллические пленки Р-ОДФО имеют более низкую гигроскопичность по сравнению с промышленными пленками ПМ. Механизмы релаксации заряда пленок частично-кристаллического полиимида Р-ОДФО в условиях повышенной влажности усложняются, что, по-видимому, обусловлено появлением новых уровней захвата носителей заряда.

3. Установлено, что при воздействии постоянного электрического поля с напряженностью Е= 107В/м при температуре 200оС в полиимиде Р-ОДФО накапливается как гетеро- так и гомозаряд.

Достоверность полученных результатов обеспечивается применением современных методов исследования релаксационных процессов полимеров, воспроизводимостью экспериментальных данных, а также анализом на основе современных теоретических представлений, согласованностью полученных результатов с данными опубликованных работ других исследователей.

Личный вклад автора состоит в участии в постановке цели и задач исследования, проведении измерений, обработке и анализе полученных

данных. Все результаты, представленные в работе, получены автором лично или при его непосредственном участии.

Апробация результатов исследования

Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на:

• XLIII - XLV научно-практических конференцияхс международным участием «Неделя науки СПбГПУ» (Санкт-Петербург, 2014 - 2016);

• 2016 IEEE 57th International Scientific СопГегепсеоп Ро,№ег and Electrical Engineeringоf Riga Technical University (Riga, 2016)

• 2017 Седьмая Всероссийская Каргинская Конференция «Полимеры — 2017» (Москва, 2017)

• 2017 XIV Международной конференции Физика диэлектриков (Санкт-Петербург, 2017)

• 2018 IEEE International Conference on Dielectrics (Budapest, 2018);

• 2018 12th International Saint Peterburg Conference of Young Scientists Modern problems of polymers science (St. Petersburg, 2018).

• 2018 IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics (St. Petersburg, 2018)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 13 печатных работ, в том числе 9 в изданиях, рекомендованных ВАК, из них - 7 индексируемых в базах Scopus и Web of Science.

1. Борисова, М.Э. Влияние влаги на релаксацию электрического заряда в модифицированных пленках на основе полиимида / А. М. Камалов, М. Э. Борисова // Научно-технические ведомости СПбГПУ. -2016. - вып. 3. - С. 33-38 (рекомендовано ВАК).

2. Bоrisоva, M. E. Specific оГ electret state оГ mоdified pоlyimide films / M. E. Bоrisоva, A. M. Kamatov // 57th Internatfonal Scientific Cоnferenceоn Pоwer and Electrical Engineering оГ Riga Technical University (RTUCON),

12

IEEE. - Riga, October 2016. DOI: 10.1109/RTUCON.2016.7763141. - P. 1-4

(индексируется в базе S^pus, Web о/Science).

3. Борисова, М.Э. Влияние степени кристалличности на релаксацию заряда в полиимиде Р-ОДФО / М. Э. Борисова, А. М. Камалов, В. Е. Смирнова, В. Е. Юдин // Высокомолекулярные соединения серия А. -2018. - том 60. - №.3 - с.1-6. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus)

4. Борисова, М.Э. Релаксация заряда в частично-кристаллических полиимидах Р-ОДФО в условиях повышенной влажности / М. Э. Борисова, А. М. Камалов, И. Д. Орлов, В. Е. Смирнова // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. - 2018. - Т.11. - №2. - с.96-105. (рекомендовано ВАК)

5. Borisova, М.Е. Effect of Crystallinity on Relaxation Losses in Polyimide R-BAPS Films / M. E. Borisova, A. L. Didenko, A. M. Kamalov, V. E. Smirnova, V. E. Yudin // Polymer Science Series A. - 2018. - vol.60. - №3 -P.751-756. (рекомендовано ВАК, индексируется в Scopus)

6. Borisova, М. E. The Charge Relaxation in Partially-Crystalline Polyimide Films / M. E. Borisova, A. M. Kamalov, V. E. Yudin // IEEE 2nd International Conference on Dielectrics. - 2018. - P.1-4. (индексируется в Scopus и Web of Science)

7. Borisova, M. E. The influence of crystallinity on polarization of the polyimide films / M. E. Borisova, A. M. Kamalov, V. E. Smirnova // IEEE 2nd International Conference on Dielectrics. - 2018. - P. 1-4.

8. Borisova, M.E. The influence of the degree of crystallinity on the charge relaxation in the polyimide structures of R-ODFO / M. E. Borisova, A. M. Kamalov, V. E. Smirnova // Modern problems of polymers science. - 2016 -abstract book. - P.108.

9. Borisova, M.E. Analysis of Charge Relaxation in the Modified Films of the polyimide / M. E. Borisova, A. M. Kamalov // Power and Electrical Engineering RTU. - 2017. - vol.34 - P.10-13.

10. Бoрисoва, М.Э. Влияние степени кристалличнoсти на релаксацию заряда в шлиимидных структурах Р-ОДФО / М. Э. Бoрисoва, А. М. Камалoв, В. Е. Смиршва // VII Всерoссийская Каргинская ^нференция «Шлимеры — 2017». - 2017. - сбoрник тезишв - с.651

11. Borisova, M.E. Features of space charge relaxation in a polyimide printed circuit board / M. E. Borisova, A. M. Kamalov // IEEE International Conference on Electrical Engineering and Photonics. - 2018. - P.216-218 (индексируется в базе S^pus, Web о/Science)

12. Borisova, M. E. Electrical and electret properties of non-woven "spunbond" polypropylene / M. E. Borisova, B.M.D.N.S Jayasinghe, A. M. Kamalov // 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), IEEE. - Riga2018. - P.1-4 (индексируется в базе Scopus, Web of Science).

13. Borisova, M.E. Absorption phenomena in capacitors based on PPS films / M. E. Borisova, A. M. Kamalov, Y. K. Osina // IEEE Conference of Russian Young Researchers in Electrical and Electronic Engineering. - 2019. - P.84-86. (индексируется в базе Scopus, Web of Science).

1. Литературный обзор

1.1. Физико-химические свойства полиимидов

Полиимиды (ПИ) представляют собой класс термостойких полимеров, которые применяются в различных инженерных областях, в особенности в электронике и электротехнике. Они имеют высокую термостабильность (выше 400оС [1]), высокие механические [2] и диэлектрические характеристики, а также повышенную радиационную стойкость. Полиимидные материалы нерастворимы в большинстве органических растворителей и химически устойчивы к кислотам. Общая химическая формула полиимидов показана на рисунке 1.1.

В зависимости от химического строения ПИ могут быть алифатическими, алициклическими и ароматическими, а по структуре -линейными или трехмерными [3].

В настоящее время широкое применение получили полипиромеллитимиды - полиимиды, в получении которых участвует пиромеллитовый диангидрид с различными ароматическими диаминами. Общая формула для полипиромеллитимидов представлена на рисунке 1.2. Этот класс ароматических полиимидов используется, в основном, как термостойкий электроизоляционный материал.

о

С'

II о

Рисунок 1.1 - Общая химическая формула ПИ

о

о

К Л

N

N—К

о

о

п

Рисунок 1.2 - Химическая формула полипиромеллитида

Полиимидные пленки полипиромеллитида (ПМ) нашли широкое применение в изоляционной технике электрических машин. Благодаря их высокой термостойкости и низкой электропроводности, они используются в изоляции кабелей и проводов в аэрокосмической промышленности. Материалы на основе полиимида характеризуются высокими значениями модуля Юнга от 3500 МПа до 10000 МПа в широком интервале температур. Это свойство определяет техническую ценность полиимидов, которые могут эксплуатироваться в экстремальных условиях.

Полиимидные пленки с металлизированным покрытием активно применяются в электронике и в гибких печатных платах. Многослойные пакеты из пленок ПМ, покрытых золотом, алюминием или монооксидом кремния, находят применение в качестве наружного защитного покрытия космических аппаратов [4].

Основной недостаток полиимидов - это их высокая гигроскопичность [5] и резкое увеличение электропроводности во влажной среде. Высушивание пленки ПМ приводит к изменению влажностных характеристик, что может свидетельствовать об изменении структуры полиимида.

Основные свойства пленки полиимида марки Кар1юп представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Основные свойства пленки Кар1юп [6,7]

Свойства Единица измерения Условия

Предел прочности на растяжение МПа ASTM D-882 23oC 231

ASTM D-882 200 oC 139

Модуль упругости при растяжении МПа 23 oC 2,5

200 oC 2

Температурный коэффициент линейного расширения 10-6К"1 ASTM D-696; -14 до38 oC 20

Коэффициент теплопроводности Вт*м-1К-1 ASTM F-433, 296K 0,12

Температура стеклования К 633683

Электрическая прочность кВ/мм ASTM D-149; 23 oC, 60Hz, 500 V/s rise 303

Диэлектрическая постоянная - ASTM D-150; 23 oC, 1kHz, 3,4

- ASTM D-150; 200 oC, 1kHz, 3

Фактор потерь - ASTM D-150; 23 oC, 1kHz, 0,003

ASTM D-150; 200 oC, 1kHz, 0,002

Объемное сопротивление Поверхностное сопротивление Ом*м Ом ASTM D-257; 23 oC, 50% RH 25 oC 1018 1016

60Гц 0,003

1кГц 0,0025

1МГц 0,0011

Гигроскопичность % 50% RH, 23 oC 1,8

100% RH, 24 часа при 23 oC 2,8

1.2. Термопластичные полиимиды

На сегодняшний день наиболее перспективными полимерными

связующими для производства полимерных композитов с контролируемыми

свойствами являются термопласты.

Синтез термопластичных ПИ обычно происходит при взаимодействии

17

тетракарбоновых кислот с ароматическими диаминами [3]. Двухстадийный синтез нашел более широкое применение в производстве ПИ [8]. На первом этапе происходит получение растворимого форполимера, из которого можно изготавливать пленки, покрытия, волокна и другие изделия. Данный этап заключается в ацилировании диамина диангидридом тетракарбоновой кислоты в полярном растворителе с образованием полиамидокислоты (ПАК). На втором этапе происходит реакция имидизации, которая завершается образованием ароматического полиимида.

Преобразование химической структуры диаминных или диангидридных фрагментов является способом контролируемого изменения механических, диэлектрических и термических характеристик новых материалов на основе полиимидов. Для увеличения гибкости цепи полимера вводят «шарнирные» атомы (O, N, S и др.) или функциональные группы.

Путем увеличения «шарнирных» атомов и химических групп [3, 9] можно увеличить гибкость полимерной цепи и существенно понизить температуру стеклования Tg полиимида [10-12].

В работе [13] было показано, что использование термопластичных полиимидов (марки TPI и PEEK) в качестве изоляции коаксиального кабеля демонстрирует высокие эксплуатационные характеристики в условиях повышенных температур, радиации, а также механических и электрических воздействий. Из термопластичного полиимида можно сформировать достаточно толстый слой изоляции кабеля, что дает большое преимущество над термореактивными полиимидами.

Очень часто термопластичные полиимиды используются в качестве защитного покрытия в электронике и электротехнике, гибких сенсорах [14]. Поэтому изучение процессов накопления и релаксации заряда в условиях повышенных температур и влажности при воздействии сильных электрических полей, газовых разрядов необходимо для новых внедрений в электротехнические технологии.

1.3. Электропроводность полимерных диэлектриков

Основными трудностями, возникающими при изучении электропроводности диэлектриков, является спадание тока с течением времени при подаче постоянного напряжения на образец. Причинами зависимости тока от времени I(t) могут быть, прежде всего, разные виды поляризации: приэлектродная, дипольно - ориентационная, поляризация Максвелла - Вагнера - Силларса [15-17]. Спад тока со временем может быть обусловлен захватом зарядов, инжектированных в диэлектрик, на ловушки, при этом носители заряда перестают участвовать в переносе тока.

В соответствии с природой носителей заряда различают электронную и ионную проводимость полимерных диэлектриков.

Удельная проводимость определяется сразу несколькими типами носителей заряда:

где Щ - концентрация, - заряд и & - подвижность 1-го вида свободных носителей заряда. Основными факторами, влияющими на электропроводность, являются температура, напряженность электрического поля, влажность окружающей среды.

В работе [18] показано, что увлажнение полиимидных пленок Кар1оп приводит к резкому увеличению тока (рисунок 1.3). На этом принципе работают емкостные полиимидные датчики влажности [19].

(1.1)

Рисунок 1.3 - Зависимость тока от времени для неувлажненной (Dry) и влажной (Wet) пленки полиимида [18] Обычно проводимость полимеров определяется остатками катализаторов, ингибиторов, пластификаторов, которые остаются после технологических циклов синтеза. Электронная равновесная проводимость наблюдается в полимерах с сопряжёнными двойными связями или с большим количеством различных примесей в диэлектрике. Наряду с равновесными носителями заряда свой вклад в электропроводность полимеров могут вносить и неравновесные носители. Появления неравновесных носителей заряда в полимерах может быть связано с процессами инжекции электронов и дырок. К факторам, создающим избыточные носители заряда, относятся радиоактивное облучение, обработка в газовом разряде, а также фотогенерация.

В зависимости от характера переноса носителей заряда в полимерах выделяют дрейфовый, прыжковый и диффузонный механизм.

Вопрос о влиянии степени кристалличности на электропроводность остается неоднозначным. В литературе есть данные о том, что с ростом кристалличности электропроводность уменьшается [20-22]. Авторы считают, что проводимость обусловлена содержанием аморфной фазы, которая имеет более высокую концентрацию электронных локализованных состояний.

Локализованные состояния становятся источниками электронов и дырок, тем самым увеличивают проводимость у аморфной пленки по сравнению с частично-кристаллическими образцами. В полимерных диэлектриках может иметь место прыжковая проводимость. Вероятнее всего, кристаллиты уменьшают длину прыжка носителей заряда из ловушек, которые локализованы в основном в аморфной фазе.

Однако в ряде работ авторы указывают [23,24] на то, что при увеличении степени кристалличности проводимость возрастает. В первую очередь это связано с ловушками на границе раздела аморфной и кристаллической фазы. Эти ловушки могут быть как мелкими, так и глубокими.

1.3.1. Влияние напряженности электрического поля на

электропроводность

Зависимость удельной проводимости от напряженности электрического поля описывается соотношением:

К(Е) = Х п(Е) • еМЕ). (1.2)

При сравнительно небольших значениях напряженности электрического поля проводимость до 106 В/м диэлектриков описывается законом Ома. Однако при повышении напряженности поля электропроводность перестает подчиняться закону Ома. Нелинейная проводимость полимеров может быть обусловлена различными факторами:

- поляризационными эффектами, вызванными неравномерным распределением свободных зарядов по объему полимера или ориентацией полярных групп;

- генерацией электронов под действием сильного электрического поля или инжекцией электронов из катода;

- инжекцией ионов с поверхности электродов;

- ростом подвижности носителей заряда при увеличении напряженности электрического поля.

В сильных электрических полях проводимость диэлектриков может быть описана несколькими механизмами.

Hanscomb и Calderwood [25] изучали проводимость полиимидов в сильных электрических полях в температурном диапазоне от 150 до 175оС. Экспоненциальная зависимость I(E) объяснялась напряженностью электрического поля, температурой и временем поляризации. Hanscomb и Calderwood [25] объясняют такой характер зависимостей I(E) туннельным эффектом. Впервые, механизм туннелирования носителей в полимерные диэлектрики был рассмотрен в работе [32].

С другой стороны, Sharma и Pillai [26] отдавали предпочтение ионному характеру проводимости полиимида KAPTON. Они определили расстояние ионного прыжка в 5 - 6 нм в диапазоне напряженности электрического поля 5-45 МВ/м.

По мнению авторов [27, 28] механизм проводимости обусловлен фононным тунелированием.

э ? 4 е з iü 1?

ELECTRIC F г. («ММ)

Рисунок 1.4 - Вольт-амперные характеристики пленок полиимида [29]

В работе [29] токи в полиимидной пленке (марка KAPTON) были

измерены в диапазоне температур от 50 до 200 °C при напряженности

электрического поля до 150 МВ/м (рисунок 1.4). Как видно из рисунка 1.4

22

при температуре 90 °С зависимость ^ I(Е) имеет два участка, а при повышенных температурах ^ I(Е) описывается одним прямолинейным участком. Авторы работы [29] считают, что в области температур от 120 до 200 °С преобладает ионная проводимость в полиимидных пленках с энергией активации 1.2 эВ.

Зависимость тока от напряженности электрического поля для ионной проводимости имеет вид:

3 = 2впЛу exp

V кТ J

вЛЕ

Л2*Т (13)

где 3 - плотность тока, Е - напряженность электрического поля, Т -абсолютная температура, ф - высота потенциального барьера, п -концентрация ионов, Л - расстояние между положения равновесного состояния, У - частота колебаний иона относительно положения равновесия, к - коэффициент Больцмана, в - заряд электрона.

Это уравнение основано на бистабильной модели иона [30], согласно которой ион занимает одно из двух устойчивых положений энергетической ямы, разделенных расстоянием X, и переходит из одного энергетического состояния в другое за счет теплового колебания с частотой V. Уравнение (1.3)

упрощается с учетом высоких электрический полей:

I = 10 exp

гвЛЕл 2кТ

(1.4)

—ф^

где 10 = 2 АвпЛ е^р — . Из уравнения (1.4) следует, что зависимость 1п(1 ) = / (Е)

V кТ у

описывается прямой линией, имеющей наклон (еХ / 2кТ).

Нелинейная зависимость тока от напряженности в сильных электрических полях может быть обусловлена и термоионной эмиссией из катода или эффектом Пула-Френкеля.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Камалов Алмаз Маратович, 2019 год

Список литературы

1. Sroog, C. E. Polyimides, In Encyclopedia of Polymer Science and Technology / Sroog, C. E. - 1st edition; John Wiley & Sons, Inc. - 1969. - vol. 11. - P. 247272.

2. Sroog, C. E. Polyimides / Sroog, C. E. - Progress in Polymer Science. - 1991. -vol.16. - P.561.

3. Бессонов, М.И. Полиимиды - класс термостойких полимеров / М. И. Бессонов, М. М. Котон, В. В. Кудрявцев, Л. А. Лайус. - Л.: Наука, 1983. -328 с.

4. Бюллер, К. У. Тепло- и термостойкие полимеры / Бюллер, К. У. - М.: Химия, 1984. - 1056 с.

5. Melcher, J. Dielectric Effects of Moisture in Polyimide / J. Melcher, Y. Daben, G. Arlt // IEEE Transaction on Electrical Insulation. - 1989. - Vol.24. - No. 1. - P.31-38.

6. Kapton® HN, Bulletin GS-96-7 [Электронный ресурс] / DuPont de Nemours, Inc. - Режим доступа: https ://www.dupont.com/content/dam/ dupont/amer/us/en/products/ei-transformation/documents/DEC-Kapton-HN-datasheet.pdf

7. Sroog, C. E. Polyimides / Sroog, C. E. Wilson, H. D. Stenzenberger, and P. M. Hergenrother. - Chapman and Hall. - New York, 1990. - P. 254.

8. Liaw, D.-J. Advanced polyimide materials: Syntheses, physical properties and applications / D.-J. Liaw, K.-L. Wang, Y.-C. Huang, K.-R. Lee, J.-Y. Lai, C.-S. Ha // Prog. Polym. Sci. - 2012. - V. 37. - № 7. - P. 907-974.

9. Адрова, И.А. Полиимиды - новый класс термостойких полимеров / И.А. Адрова, М.И. Бессонов, Л.А. Лайус, А.П. Рудаков - Ленинград: Наука, 1968.- 211 c.

10.Bell, V. L. Polyimide structure-property relationships. II. Polymers from isomeric diamines / V.L. Bell, B.L. Stump, H. Gager // J. Polym. Sci. Polym. Chem. Ed. - 1976. - V. 14. - № 9. - P. 2275-2291.

11.Hegde, M. SWCNT Induced Crystallization in an Amorphous All Aromatic Poly(ether imide) / M. Hegde, U. Lafont, B. Norder, S.J. Picken, E.T. Samulski, M. Rubinstein, T. Dingemans // Macromolecules - 2013. - V. 46. - № 4. -P.1492-1503.

12. Юдин, B. E. Частично кристаллические полиимиды в качестве связующих для углепластиков. / Юдин B. E., Светличный B. M., Губанова Т.Н., Григорьев А. И., Суханова Т.Е., Гофман И. В., Диденко А. Л., Попова Е.Н., Федорова Г. Н., Кудрявцев В. В. // Высокомолекулярные соединения. Серия А. - 2002. - Т.44А. - №2. - С.257-267.

13.Mitsui, H. Electrical and mechanical properties of thermoplastic polyimide-insulated coaxial cable for use under high-temperature and radioactive conditions / Mitsui H., Shiono T., Ushiki M., Sato Y., Sudo S., Ono S. and Murase, T. // Elect. Eng. Jpn. - 1995 - vol.115. - P.12-21.

14.Avino-Salvado, O. Evaluation of printed-circuit boards materials for high temperature operation / O. Avino-Salvado, W. Sabbah, C. Buttay, H. Morel, P. Bevilacqua // Journal of Microelectronics and Electronic Packaging. - 2017. -vol.14. - no.4. - P. 166-171.

15.Gorur, G. R. Dielectrics in Electric Fields / G.R. Gorur. - New York Basel. 2003. - p. 569.

16.Электрические свойства полимеров / Сажин, Б.И., Лобанов, А.М., Романовская, О.С. и др. Под ред. Б.И. Сажина - 3 -е изд., перераб. - Л.: Химия, 1986. - 224 c.

17.Борисова, М.Э. Физика диэлектрических материалов. Электроперенос и накопление заряда в диэлектриках.учебное пособие / М.Э. Борисова, О.В. Галюков, П.В. Цацынкин. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. - 106 с.

18.Bellucci, F. Moisture Effects on the Electrical Conductivity of Kapton Polyimide / Bellucci, F., Khamis, E., Latanision, R.M. Senturia, S.D // Journal of The Electrochemical Society. - 1990. - vol.137. - p.1778.

19.Fray, D. J. Solid-State Gas Sensors. Reference Module in Materials Science and

Materials Engineering / D.J. Fray, J.M. Jafferson. - Elsevier, 2016. - P.8.

108

20.Kato, F. Effect of Crystallinity on Electrical Conduction Characteristics of Poly-L-lactic Acid / F. Kato, S. Omori, M. Matsushita and Y. Ohki, // IEEE Conferenceon Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. - 2006. - Kansas City, MO. - P. 15-18.

21.Ho, J. Effect of crystallinity and morphology on dielectric properties of PEEK at elevated temperature / J. Ho, T. R. Jow // IEEE International Conference on Solid Dielectrics (ICSD). - 2013. - P. 385-388.

22.Ikezaki, K. Effect of Crystallinity on Electrical Conduction in Polypropylene / K. Ikezaki, T. Kaneko, T. Sakakibara // JPN. J. APPL. PHYS. - 1981. - vol.20.

- no.9. - P.1741-1747.

23.R.A. Foss, R.A. Electrical conductivity of polypropylene / R.A. Foss, W. Dannhauser // J. Appl. Polym. Sci. - 1963. - vol.7. - P.1015-1022.

24.Chang, H.K. High-Temperature conductivity of PI films / H.K. Chang W.M. Shen J. Yu, // Conference on Electrical Insulation & Dielectric Phenomena Annual Report. - 1982. - P.108-113.

25.Hanscomb, J. R. Thermally Assisted Tunneling in Polyimide Film under Steady State and Transient Conditions / J. R. Hanscomb and J. H. Calderwood // J.Phys. D: Appl. Phys. - 1973. - vol. 6. - P. 1093-1104.

26.Sharma, B. L. Electrical Conduction in Kapton Polyimide Film at High Electric Fields / B. L. Sharma and K. C. Pillai // Polymer. - 1982. - vol. 23. - P. 17-20. 27.Smith, F.W. Electrical Conduction in Polyimide between 20 and 350oC / F. W. Smith, H. J. Neuhaus, S. D. Senturia, Z. Feit, D. R. Day, T. J. Lewis // J. Electronics Materials. - 1987. - vol. 16. - P.93-106.

28.Alagiriswamy, A. A. Relaxation Processes in Aromatic Polyamide / A. A. Alagiriswamy, K.S. Narayanan, G. R. Govinda Raju // J. Phys. D: Appl. Phys. -2002. - vol. 35. - P.2850-2856.

29.Raju, G.G. Electrical conduction processes in polyimide films / G. G. Raju, R. Shaikh, S. U. Haq // IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation.

- 2008. - vol. 15. - no. 3. - P. 663-670.

30.Raju, G. Dielectrics in Electric Fields / G. Raju. - New York, Marcel Dekker Inc., 2003. - P.378.

31.Sacher, E. Dielectric Properties of Polyimide Film. II. DC Properties / E. Sacher // IEEE Transactions on Electrical Insulation. - 1978. - vol. 14. - P. 8593.

32.Polanco, J. I. Thermally assisted tunnelling in dielectric films / J. I. Polanco, G.

G. Roberts // Phys. Stat. Solid. 1970. - vol. 13. - P.409-420. 33.Sawa, G. Conduction of Polypyromellitimide films at temperatures of 120-180 °C / G. Sawa, S. Nakamura, K. Iida, M. Ieda // Jap. J. Appl. Phys. - 1980. - vol.

19. - P. 453-458.

34.Sessler, G. M. Electrical Conduction in Polyimide / G. M. Sessler, B. Hahn, D.

Y. Yoon // J. Appl. Phys. - 1986. - vol. 60. - P. 318-326. 35.Tu, N. R. High Field Electrical Conduction in Polyimide Films / N. R. Tu, K.

C. Kao // J. Appl. Phys. - 1999. - vol. 85. - P. 7267-7275. 36.Sessler, G.M. Production of High Quasipermanent Charge Densities on Polymer Foils by Application of Breakdown Fields / G.M. Sessler, J.E. West // J. Appl. Phys. 1972. - vol.43. - no.3. - P.922- 926.

37.Борисова, М. Э. Изучение спектров ТСД пленок полиэтилентерефталата, обработанных в барьерном разряде / М.Э. Борисова, C. Н. Койков, Г. К. Новиков // Электрическая релаксация и электретный эффект в твердых диэлектриках. - Л. - 1980. - с.49-52

38.A.C. 731860 CCCP, М Кл HOI - Г/02 Способ зарядки электретов / М.Э. Борисова, П.Н. Дащук, С.Н. Койков, Г.К. Новиков; ЛПИ (СССР). -№2685482/18-21

39.Гороховатский Ю.А. Исследование особенностей релаксации заряда в короноэлектретированных пленках полилактида методом термостимулированных токов короткого замыкания / Гороховатский Ю.А., Галиханов М.Ф., Игнатьева Д., Сотова Ю., Темнов Д.Э., Гужова А.А. // Вестник Казанского технологического университета. - 2017. - Т.

20. - №6. - C.26-28.

40.Shanin, M.M. Mass spectrometric studies of corona discharges in air at atmospheric pressure / M.M. Shanin // J. Chem. Phys. - 1966. - V.45, №7. -Р.2600-2605.

41.Лущейкин, Г.А. Полимерные электреты / Г.А. Лущейкин. -2-е изд., перераб. и доп.-М.: Химия, 1984. - 184 с.

42.Yovcheva, T.A. Corona Charging of Synthetic Polymer Films / T.A. Yovcheva.

- N.: Nova Science Publishers Inc, 2010. - P. 60.

43.Chen, J. Model of the Negative DC Corona Plasma: Comparison to the Positive DC Corona Plasma / Chen, J., Davidson, J.H. // Plasma Chemistry and Plasma Processing. - 2003. - vol.23. - P.83-102.

44.Vance, D.W. Surface Charging of Insulators by Ion Irradiation / Vance D.W. // J.App. Phys. - 1971. - vol.42. - P.5430-5443.

45.Гороховатский, Ю. А. Термоактивационная токовая спектроскопия высокоомных полупроводников и диэлектриков / Ю.А. Гороховатский -М.: Наука, 1991. - 248 с

46.Вертопрахов, В. Н. Термостимулированные токи в неорганических веществах / В. Н. Вертопрахов, Е. Г. Сальман - Новосибирск: Наука, 1979.

- 336 с.

47.Гороховатский, Ю.А. Основы термодеполяризационного анализа / Ю.А. Гороховатский - М.: Наука, 1981. - С. 173

48.Сесслер, Г. М. Электреты / Г. М. Сесслер. - М.: Мир, 1983 - 487 с.

49. Борисова, Т.И. О диэлектрической проницаемости полимеров в стеклообразном состоянии / Борисова Т.И., Михайлов Г.П., Котон М.М. // Высокомол. соед. А. - 1969. - т.11, №5. - с. 1140-1144.

50.Vogel, D. H. Das Temperaturabhaengigkeitsgesetz der Viskositaet von Fluessigkeiten / D. H. Vogel // Physikalische Zeitschrift. - 1921. - vol.22. -P.645-655.

51.Donth, E. The glass transition: relaxation dynamics in liquids and disopdered materials / E. Donth. - Berlin: Springer, 2001. - P.418

52.Williams, M.L. The Temperature Dependence of Relaxation Mechanisms in Amorphous Polymers and Other Glass - Forming Liquids / Williams, M.L., Landel, R.F. and Ferry, J.D. // Journal of the American Chemical Society. -1955. - vol.77. - P.3701-3707.

53.Сандитов, Д.С. Температурная зависимость вязкости стеклообразующих жидкостей / Д.С. Сандитов, С.Б. Мункуева, А.А. Машанов // Вестник Бурятского Государственного университета. - 2011. - т.3. - с.169-184.

54.Dantras, E. Dielectric relaxations in amorphous polymers with complex chain architectures / E. Dantras, E. Dudognon, V. Samouillan, J. Menegotto, A. Bernes, P. Demont, C. Lacabanne // J NON-CRYST SOLIDS. - 2002. - vol. 307-310. - P.671-678.

55.Hedvig, P. Dielectric Spectroscopy of Polymers / P. Hedvig. - Budapest: Akademiai Kiado, 1977. - P.430.

56.Riande, E. Electrical properties of Polymers / E. Riande, R. Diaz-Calleja. -New York: Marcel Dekker, Inc. - 2004. - P.638

57.Sun, Z. Beta Relaxation in Polyimides / Sun Z., Dong L., Zhuang Y., Cao L., Ding M., Feng Z. // Polymer. - 1992. - vol.33. - P.4728-4731.

58.Cheng, S.Z.D. Relaxation Processes and Molecular Motion in a new Semicrystalline Polyimides / Cheng, S.Z.D.; Chalmes, T.M.; Gu, Y.; Yoon, Y.; Harris, F.W.; Cheng,J.; Fone, M.; Koenig, J.L. // Macromolecular Chemistry and Physics. - 1995. - vol.196. - P.1439-1451.

59.Chisca, S. Dielectric Behavior of some aromatic polyimide Films / S. Chisca, V. E. Musteata, I. Sava, M. Bruma // European Polymer Journal. - 2011. -vol.47. - P. 1176-1197.

60.Jacobs, J.D. Dielectric characteristics of polyimide CP2 / J.D. Jacobs, M. J. Arlen, D. H. Wang, Z. Ounaies, R. Berny, L. Tan, P. H. Garrett, R. A. Vaia // Polymer. - 2010. - vol.51. - P.3139-3146.

61.Gaur, M.S. Time-Dependent Charging Current Study in Polyimide Film / M. S. Gaur, R. K. Tiwari // Journal of Plastic Film & Sheeting. - 2009. - vol.25. -P.271-283.

62.Lu, S.X. NEW-TPI thermoplastic polyimide: structure and relaxation using SAXS and TSDC / S. X. Lu, P. Cebe, M. Capel // Journal of Applied Polymer Science. - 1995. - vol.57. - P.1359-1372.

63.Comer, A. C. Dynamic Relaxation properties of aromatic polyimides and polymer nanocomposites [Электронный ресурс]: Comer A. C. Theses and Dissertations - Chemical and Materials Engineering. 2011. URL: http ://uknowledge.uky.edu/ cme_etds/1

64.Рычков, Д.А. Стабилизация заряда полимерных электретов: монография / Д. А. Рычков, А. Е. Кузнецов, А. А. Рычков: Монография. - СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена, 2013. - 159 с.

65.Zhang, J. W. Depolarization current relaxation process of insulating dielectrics after corona poling under different charging conditions / Zhang J. W., Zhou T. C., Wang J. X., Yang X. F., Zhu F., Tian L. M., Liu R. T. // AIP Advances. -2017. - vol.7.105201. - P.1-8.

66.Борисова, М.Э. Физика диэлектриков / М.Э. Борисова, С.Н. Койков. - Л.: Изд-во ЛГУ, 1979. - 240 с.

67.Лебедев, Д.В. Молекулярная подвижность в приповерхностных нанослоях полимеров: автореф. дис. ... канд. физ.-м. наук: 01.04.07. - СПб., 2011. -18 с.

68.Huo, P.P. NEW-TPI thermoplastic polyimide: dielectric and dynamic mechanical relaxation / P. P. Huo, P. Cebe // Polymer. - 1993. - vol.34.4 -P.696-704.

69.Castro, R.A. Dielectric relaxation in thin layers of the glassy system Ge28.5Pb15S56.5 / R.A. Castro, N.I. Anisimova, A.A. Kononov // Semiconductors. - 2018. - vol.52. - №. 8. - P.1043-1046.

70.Гороховатский, Ю.А. Пути повышения стабильности электретного

состояния в композитных пленках полилактида / Гороховатский Ю.А.,

113

Галиханов М.Ф., Игнатьева Д., Карулина Е.А., Сотова Ю., Темнов Д.Э., Гужова А.А. // Вестник Казанского технологического университета. -2017. - Т. 20. - №4. - С. 27-30.

71. Соколов, В. И. Диэлектрические характеристики стеклопластиков при эксплуатации в атмосфере повышенной влажности / В. И. Соколов и др. // Пластические массы. - 2005. - № 1. - С. 24-27.

72. Михайлов, М. М. Влагопроницаемость органических диэлектриков / М. М. Михайлов. - Л: Госэнергоиздат, 1960. - 164 с.

73.Чалых, А. Е. Диффузия в полимерных системах / А. Е. Чалых. - М: Химия, 1987. - 312 с.

74. Губкин, Н. А. Электреты. Электретный эффект в твердых диэлектриках / А.Н. Губкин. - М.: Наука, 1978. - 192 с.

75.Борисова, М.Э. Физика диэлектриков. Физические основы активных диэлектриков: учебное пособие / М.Э. Борисова. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2014. - 119 с.

76.Добрецов, Л. Н. Атомная физика / Л. Н. Добрецов. М.: Физ. -мат. - 1960. -348 с.

77.Гольдаде, В. А. Влияние наполнения и деформирования на заряд полимерных пленочных электретов / Гольдаде В. А., Воронежцев Ю. И., Пинчук Л. С., Снежков В. В., Струк В. А. // Высокомол. соед. Сер. Б. -1988. - Т.30. - №7. - С.511-514.

78.Borisova, М. E. Effect of Crystallinity on Relaxation Losses in Polyimide R -BAPS Films / Borisova М. E., Didenko A. L., Kamalov А. М., Smirnova V. Е., Yudin V. Е. // Polymer Science. Series A. - 2018. - vol.60. - №3 - P.751-756.

79.Galichin, N. A. The influence of partial discharges on spectra of thermally stimulated depolarization currents / N.A. Galichin, M.E. Borisova // Izvestiya RGPU im. A.I. Gertsena. - 2009. - vol.79. - P. 120-127.

80.Borisova, M. E. Charge relaxation in partially crystalline R-BAPB polyimides under conditions of elevated humidity / M.E. Borisova, A.M. Kamalov, L.D.

Orlov, V.E. Smirnova // St. Petersburg State Polytechnical University Journal. Physics and Mathematics. - 2018. - vol.11. - P.88 - 95.

81.He, Z.Y. Surface charge behaviors of polyimide/Al2O3 nanocomposite films after water absorption / Z. Y. He, B. X. Du, J. Li, Y. Q. Xing, Ang. Li, Y. G. Guo, Z. L. Ma // IEEE 1st International Conference on Dielectrics. - 2016. -P.301-304.

82.Ma, P. Investigation of surface and bulk charge traps of polyimide film by using the photo-stimulated discharge method / P. Ma, Y. Zhang, F. Zheng, Z. An, Q. Lei // Europhysics Letters. - 2015. - vol.109 (2). - P.27006.

83.Khazaka, R. Broadband dielectric spectroscopy of BPDA/ODA polyimide films / R. Khazaka, M. L. Locatelli, S. Diaham, P. Bidan, L. Dupuy, G. Grosset // J. Phys. D, Appl. Phys. - 2013. - vol.46. - no.6. - P.065501.

84.Turnhout, J. The Thermally Stimulated Discharge of Polymer Electrets / J. van Turnhout // Polymer Journal. - 1971. - vol.2. -no.2. - P.173-191.

85.Khare, P. K. Open - and short-circuit thermally stimulated currents in ethyl cellulose (EC): polymethyl methacrylate (PMMA) blend / P. K. Khare, J. M. Keller, S. C. Datt // Bulletin of Material Science. - 1999. - vol.22. - P.109-113.

86.Tiwari, A. Open circuit thermally stimulated discharge current measurement on PMMA: PEMA: PVDF ternary blends / A. Tiwari, A. K. Gupta, R. Bajpai, J. M. Keller // Indian Journal of Physics. - 2011. - vol. 85. - P.1581-1590.

87.Havriliak, S. A complex plane representation of dielectric and mechanical relaxation processes in some polymers / S. Havriliak, S. Negami // Polymer. -1967. - vol.8. - P.161-210.

88.Vallerien, S.U. Broadband dielectric spectroscopy on side group liquid crystal polymers / S. U. Vallerien, F. Kremer, C. Boeffel // Liquid Crystals. - 1989. -vol.4. - P.79-86.

89.Diaz-Calleja, R. Comment on the maximum in the loss permittivity for the Havriliak-Negami equation / R. Diaz-Calleja // Macromolecules. - 2000. -vol.33. - P.8924.

90.Mano, J.F. Local motions in side-chain liquid crystalline polymers. A thermally stimulated currents study / J. F. Mano, J. J. Mura-Ramos // Thermochimica Acta. - 1998. - vol.323. - P.65-73.

91.Mura-Ramos, J. J. Dipolar relaxations in a side-chain polyacrylate liquid crystal. A study by thermally stimulated currents / J. J. Mura-Ramos, J. F. Mano // Thermochimica Acta. - 1996. - vol.285. - P. 347-359.

92.Boersma, A. Dielectric characterization of a thermotropic liquid crystalline copolyesteramide: 1. Relaxation Peak Assignment / A. Boersma, J. van Turnhout, M. Wubbenhorst // Macromolecules. - 1998. - vol.31. - no.21. - P. 7453-7460.

93. Arnold Jr., F. E. The origin of в relaxations in segmented rigid-rod polyimide and copolyimide films / F. E. Arnold Jr., K. R. Bruno, D. Shen, M. Eashoo, C. J. Lee, F. W. Harris, S. Z. D. Cheng // Polym. Eng. Sci. - 1993. - vol.33. -no.21. - P.1373-1380.

94.Sessler, G. M. Method for measurement of surface charge densities on electrets / G. M. Sessler, J. E. West // Rev. Sci. Instrum. - 1971. - vol.42. - no.15. -P.15-19.

95.Губкин, А.Н. Методы измерения заряда электретов / А.Н. Губкин, В. С. Митронина, В. Ф. Сергиенко, М. И. Субботин // Приборы и техника эксперимента. - 1959. - №4. - с. 113-118.

ПРИЛОЖЕНИЕ А (справочное)

Акт использования результатов диссертационной работы

I НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦЕНТР Ч^р «КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ»)

«Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов

«ПРОМЕТЕЙ.» имени И. В. Горыннна Государственный научный

»аДьного

"ишевич 2019 г.

АКТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ результатов диссертационной работы Камалова Алмаза Маратовича

«Изучение релаксационных процессов в термостойких полимерных диэлектриках», представленной на соискание ученой степени кандидата

технических наук

Настоящим актом подтверждается, что в целях повышения эффективности разработки теплостойких полимерных композиционных материалов (ПКМ) в НИЦ «Курчатовский институт» -ЦНИИ КМ «Прометей были использованы результаты диссертационной работы Камалова A.M. на тему: «Изучение релаксационных процессов в термостойких полимерных диэлектриках».

В рамках диссертационной работы Камалова A.M. были исследованы релаксационные явления в термопластичном частично-кристаллическом полиимиде Р-ОДФО, обладающим высокими механическими, диэлектрическими свойствами, радиационной и химической стойкостью в широком интервале температур. Отличительной чертой этого материала является его способность к рекристаллизации с воспроизводимой степенью кристалличности.

Полиимид Р-ОДФО может быть использован в качестве полимерной матрицы теплостойких диэлектриков при изготовлении деталей машиностроения и приборостроения при температурах эксплуатации до 200°С. В диссертационной работе Камалова A.M. показано, что полиимидный материал Р-ОДФО, содержащий 40% кристаллической фазы, сохраняет

ill

НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» 101015, Россия, Санкт-Петербург, улица Шпалерная, дом 1!) Телефон [phone], Факс [phone], [e-mail], нилу.спяш-ргошеЛеу.ги ОКПО 07516850, ОГРИ 1037848001376, ИНН 7815021340/ КПП 784201001

Акт использования результатов диссертационной работы

(продолжение)

упругие механические свойства вплоть до 300°С. При этом уменьшается его способность накапливать объемный заряд при воздействии газового разряда.

Полученные экспериментальные данные позволят оптимизировать технологические параметры переработки теплостойких ПКМ в части формирования степени кристалличности полиимида Р-ОДФО.

Заместитель начальника научно-производс

комплекса, доктор технических наук