CC BY
45
дополнительным потерям огнетушащего вещества и ухудшению огнетушащей эффективности. Чем выше интенсивность подачи огнетушащего вещества тем сильнее выражен сопутствующий эффект [6].
Список использованной литературы
1. Шароварников А.Ф., Молчанов В.П., Воевода С.С., Шароварников С.А. Тушение пожаров нефти и нефтепродуктов. - М.: Изд. дом «Калан», 2002. -448 с. (2005. - 365с.)
2. Корольченко Д.А., Громовой В.Ю., Ворогушин О.О. Применение тонкораспыленной воды для тушения пожаров в высотных зданиях. Пожаровзрывобезопасность. 2011. - Т. 20. - № 9. - С. 54-57.
3. Шароварников А.Ф., Шароварников С.А. Пенообразователи и пены для тушения пожара. - М.: Пожнаука, 2005. - С. 152.
4. Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф. Основные параметры процесса тушения пламени нефтепродуктов пеной низкой кратности. Пожаровзрывобезопасность. - 2014. - Т. 23. - № 7. - С. 65-73.
5. Шароварников А.Ф., Корольченко Д.А., Бяков А.В. Анализ процесса тушения пламени нефтепродуктов пеной на основе фторсинтетических пенообразователей через газово-солевой слой воды. Научно-технический вестник Поволжья. 2014. - № 6. - С. 371-373.
6. Корольченко Д.А., Шароварников А.Ф., Дегаев Е.Н. Огнетушащая эффективность пены. Научное обозрение. - 2015. - № 8. - С. 114-120.
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА НАНОСТУКТУРИРОВАННЫХ ПОЛЯРНЫХ ДИЭЛЕКТРИКОВ ДЛЯ СЕНСОРОВ СИСТЕМ ОХРАНЫ
Т.Н. Короткова, доцент, к.ф.-м.н., доцент, Воронежский институт МВД России, г. Воронеж
Использование нанотехнологий в создании радиоэлектронных средств и систем, в том числе технических средств охранно-пожарной сигнализации, является перспективным направлением повышения эффективности последних, снижения стоимости и габаритных размеров. В частности, появляется возможность создания помехоустойчивых, высокочувствительных первичных преобразователей сигналов на основе нанокомпозиционных полярных диэлектриков.
Полярные диэлектрические материалы в объемном кристаллическом состоянии достаточно хорошо изучены и уже применяются для создания сенсоров тепловых, электрополевых, оптических воздействий, в том числе, в системах охраны. Однако в наноструктурированном виде материалы еще мало исследованы, а практическое использование требует знания их электрофизических характеристик с учетом воздействия внешних факторов
(температуры, электрических полей и др.).
В настоящей работе исследовались диэлектрические свойства нанокомпозитов на основе поливинилиденфторида. Поливинилиденфторид (ПВДФ) представляет собой высокомолекулярный фторсодержащий полимер, который является одним из наиболее перспективных полимерных сегнетоэлектриков. Его полярность обусловлена высоким дипольным моментом группы С¥2 - СН2 (рис. 1) составляющим величину 7,56-10-30 Кл-м на каждое мономерное звено [1].
Рис. 1. Структура кристаллической решетки в-модификации ПВДФ
Известно, что введение в винилиденфторид небольшого количества трифторэтилена (ТрФЭ) или тетрафторэтилена (ТеФЭ) приводит к образованию сополимера, который при кристаллизации из растворов или расплава формируется сразу в полярную (сегнетоэлектрическую) в - фазу, нехарактерной для гомополимера [1]. Изменяя содержание добавки ТрФЭ или ТеФЭ можно получить сополимеры с разными свойствами.
В данной работе наноструктуры получали путем внедрения материала в пористые стеклянные матрицы БЮ2 с диаметром пор 7; 46 и 320 нм. С целью определения влияния матрицы на свойства нанокомпозита предварительно были выполнены диэлектрические исследования матрицы пористого стекла в интервале температур 10-500 К и на частотах от 25 Гц до 10 кГц. Все измерения осуществлялись со скоростью нагрева образца ~ 2 К/мин. Полученные температурные зависимости действительной е' и мнимой е" компонент комплексной диэлектрической проницаемости показали, что, как е', так и е" монотонно возрастают с повышением температуры, не испытывая аномалий, поэтому стекла являются удобными объектами для исследования диэлектрических свойств композитов с внедренными активными диэлектриками.
На рисунке 2 показаны температурные зависимости в' и в" композиционных материалов (ВДФ88/ТеФЭ12) - БЮ2 с размером пор 320 нм, полученные в ходе нагрева образцов в интервале температур 200-450 К. На зависимостях в'(Т) и в''(Т) наблюдаются пики при ТС = 390 К, соответствующие сегнетоэлектрическому фазовому переходу (ТС -температура фазового перехода или температура Кюри).
В области температуры Тт ~ 420 К, имеют место аномалии в' и в'', связанные с плавлением внедренного сополимера. Аномалия, регистрируемая
174
около Т§ ~ 265 К, обусловлена процессом стеклования в некристаллической фракции полимерного материала.
т,к
Рис. 2. Температурные зависимости в' и 8м для композита (ВДФ88/ТеФЭ12) - БЮ2, полученные в ходе нагрева на частоте 10 кГц
Для оценки диэлектрической проницаемости частиц полимерных включений использовалось упрощенное соотношение на основе косвенных измерений:
& =
& -£?п —£ V
изм д1и2 01и2 воз воз
с
V
(1)
где £изм - диэлектрическая проницаемость, полученная из эксперимента;
£8ю2 , ^ю2 - диэлектрическая проницаемость и удельный объем матрицы; евоз
= 1, Увоз - диэлектрическая проницаемость и удельный объем воздуха; ес и Ус -диэлектрическая проницаемость и удельный объем включений в матрице пористого стекла.
Для нахождения ес, принимался за один относительный удельный объем композита объем, где БЮ2 составляет от всего объема образца. Тогда, если пористая матрица заполнена сополимером на 50 %, получаем, что Увоз и Усоп равны Подставляя все значения в формулу (1), где £БЮ2 ~ 3,5 при Т = 300 К на частоте 25 Гц, находим значения £соп. По полученным данным, была построена зависимость есоп (Т), которая по характеру поведения схожа с температурным поведением объемного материала.
Вместе с тем, температурные зависимости диэлектрической проницаемости обнаруживают понижение температуры фазового перехода для наноструктирированных материалов по сравнению с объемными, что сужает диапазон сегнетообласти, а, значит и применения материалов на 20-30 К. Снижение температуры максимума диэлектрической проницаемости (температуры Кюри) для полимерных включений предположительно может быть связано с увеличением свободной энергии материала в полярной фазе вследствие вклада деполяризующего поля, которое отсутствует в объемном материале. При этом вероятно, повышается степень кристалличности материалов, на что указывают более резкие аномалии температурной
зависимости при сегнетоэлектрическом фазовом переходе. Это, свою очередь, ведет к усилению в наноструктурированных материалах важных для практического применения сегнетоэлектрических, пьезоэлектрических, пироэлектрических свойств.
Список использованной литературы
1. Кочервинский В.В. Сегнетоэлектрические свойства полимеров на основе винилиденфторида / В.В. Кочервинский // УФН. - 1999. - Т. 68. - №10. -С. 904-943.
ОСВОЕНИЕ КУРСАНТАМИ СОВРЕМЕННЫХ МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ В РАМКАХ
НАУЧНОГО КРУЖКА
Т.Н. Короткова, доцент, к.ф.-м.н. доцент, Воронежский институт МВД России, г. Воронеж
В настоящее время в условиях научно-технического прогресса, информатизации общества для будущих специалистов все более актуальным становится не только овладение теоретическими знаниями и практическими навыками, но и развитие творческой активности, приобретение способностей к самостоятельному решению оперативных задач в сложных, быстро изменяющихся условиях.
Особую важность для развития творческих способностей, для усиления понимания практической значимости обучения и связи с будущей профессией в рамках компетентностного подхода к обучению играет привлечение курсантов к работе в научных и технических кружках, существующих на кафедрах. Курсанты могут здесь заниматься, в частности, исследованиями в области построения технических средств охраны на основе новых материалов и компонентов электронной техники, вопросами применения новых технологий в проектировании средств охраны.
Полярные диэлектрические материалы находят все более широкое применение в технике, в том числе, в системах охраны. Они используются для создания высокочувствительных сенсорных устройств, элементов энергонезависимой памяти средств хранения информации. В последнее время активно ведутся исследования материалов в наноструктурированном виде. Решение курсантами задач в области исследования диэлектрических материалов является, таким образом, актуальным и с научно-практической точки зрения.
Для изучения диэлектрических и поляризационных свойств материалов курсантами научного кружка кафедры физики были освоены метод Сойэера-Тауэра изучения электрополевых поляризационных зависимостей материалов,
