Неорганические диэлектрики – свойства, применение, виды, назначение: керамика, пористая керамика, фарфор электротехнический, радиофарфор, стекловолокно, слюда, миканит, асбест

К неорганическим электроизоляционным материалам относятся: керамика, слюда и асбест.

Керамику получают из минерального сырья (каолин и огнеупорные глины), спекаемого при высокой температуре в твердую массу. Керамика до обжига поддается разным типам механической обработки, является неорганическим диэлектриком. Электроизоляционные и другие свойства керамики очень высокие и зависят от исходного сырья. Продолжительность работы, температура и влажность не влияют на них.

В зависимости от исходного сырья и технологии изготовления различают следующие керамические материалы: пористая керамика, электротехнический фарфор и радиофарфор (высокочастотный).

Пористая керамика – это огнеупорная глина или каолин с некоторыми примесями (кварцевый песок, глинозем, доломит). Изделия из керамики подвергают обжигу при температуре около 1000 °C. Пористая керамика обладает высокой теплостойкостью и очень малым коэффициентом линейного расширения, поэтому широко применяется для изготовления оснований нагревательных приборов, реостатов, проволочных резисторов, является неорганическим диэлектриком.

Фарфор электротехнический отличается от пористой керамики более качественными исходными материалами и технологией изготовления. Для увеличения поверхностного сопротивления и уменьшения гигроскопичности фарфор покрывают глазурью (тонкий стеклообразный слой), является неорганическим диэлектриком. Электроизоляционные свойства высокие: E_пр = 20 кВ/мм, но диэлектрические потери велики: ε = 0,02. Используется для изготовления электроарматуры и различных изоляторов.

Радиофарфор. Для уменьшения диэлектрических потерь в исходный материал до обжига вводится окись бария. В остальном технология изготовления и электроизоляционные свойства радиофарфора те же, что и для электротехнического фарфора, является неорганическим диэлектриком. Используется для изготовления установочных элементов конструкции (ламповые панельки, каркасы контуров и непроволочных резисторов, панели диапазонных переключателей и т. п.); E_пр = 35 кВ/мм; ε = 0,001.

В настоящее время в высокочастотной технике находит применение стеатитовая керамика, позволяющая после предварительного обжига производить механическую обработку элементов конструкции (обточку, фрезерование, сверление и т. д.).

Стекловолокно получают вытягиванием расплавленной стеклянной массы через микроскопические отверстия (3–7 мкм), является неорганическим диэлектриком. Высокие электроизоляционные свойства и механическая прочность; T_раб = 200 °C. Стекловолокно идет на изготовление ленты, ткани, эмали, которые используют для изоляции различных материалов и изделий.

Слюда – минерал кристаллического строения, способный легко расщепляться на чрезвычайно тонкие пластинки, является неорганическим диэлектриком. В зависимости от химического состава различают два вида слюды: мусковит и флогопит. На первую действуют только плавиковая кислота, на вторую – серная кислота. Слюда выдерживает резкие изменения температуры, поэтому находит применение в электронагревательных приборах. Гигроскопичность высокая. Слюда используется как диэлектрик в конденсаторах и для изготовления миканитов.

Миканитами называют неорганические диэлектрики, изготовленные из лепестков расщепленной слюды, склеенной в листы или рулоны. В качестве связующего вещества применяют клеящие лаки – глифталевый, шеллачный или неорганические связующие вещества – растворимое стекло, борнокислый свинец.

Из многочисленных видов миканита следует отметить коллекторный и жаростойкий миканиты.

Коллекторный миканит характеризуется малым содержанием клеящего вещества (глифталь до 6%). Применяется в коллекторах электромашин и отличается стойкостью на истирание и незначительной усадкой; E_пр = 28 кВ/мм, является неорганическим диэлектриком.

Жаростойкий миканит применяется как изолятор в электронагревательных приборах. В качестве связующего вещества используют растворимое стекло или борнокислый свинец.

Асбест – минерал волокнистого строения. Отличается высокой теплостойкостью; прочность и гибкость асбеста сохраняются при нагревании до 400 °C. Гигроскопичен, поэтому его пропитывают лаком, является неорганическим диэлектриком.

Из асбеста изготовляют ленты, пряжу, бумагу, ткани, картон и прочие изделия. Асбестовым картоном обивают стены, а ткани используют в киноаппаратных как средство борьбы с огнем. Асбестовый шнур используют для изоляции электропроводов в сильно греющейся аппаратуре.