Способ изготовления электретов на основе анодного оксида алюминия

 

Изобретение относится к технике изготовления электретов на основе анодного оксида алюминия, которые могут быть использованы в различных электрофизических устройствах: микрофонах, датчиках, фильтрах для очистки воздуха. Способ заключается в том, что системы Al-АОП Al, полученные окислением алюминия в водном растворе борной кислоты с предшествующим ему окислением Al в водном растворе щавелевой кислоты, подвергались трижды попеременно отжигу при температуре 330^oC в течение двух минут и выдержке в борнокислом электролите при напряжении 330 В - три минуты и 500 В - семь минут, а затем электретированию в коронном разряде в воздухе при комнатных условиях при напряжении 3 - 5 кВ в течение 30 - 90 с с длиной разрядного промежутка 3 - 25 мм. Способ позволяет изготовить электреты со стабильными характеристиками. 1 ил.

Изобретение относится к технике к технике изготовления электретов на основе анодного оксида алюминия, которые могут быть использованы в различных электрофизических устройствах: микрофонах, датчиках, фильтров для очистки воздуха. Система Al - анодная оксидная пленка (АОП) Al по своим потенциальным возможностям не уступает электретам на основе материалов другой природы.

Известен способ получения электретных систем Al-АОП Al, принятый за прототип, включающий анодное окисление Al в водном растворе борной кислоты с предшествующим окислением в 5%-ном водном растворе щавелевой кислоты в течение 30 мин при плотности тока 2 · 10 мА · см^-2 [1].

Электреты, изготовленные данным способом, обладают хотя и стабильным, но невысоким значением величины электронной разности потенциалов U_э, что затрудняет практические разработки с использованием электретных систем Al-АОП Al.

Целью изобретения является достижение более высокого и стабильного значения электрической разности потенциалов исследуемых систем.

Сущность предлагаемого способа заключается в том, что системы Al-АОП Al, полученные окислением Al в водном растворе борной кислоты с предшествующим ему окислением Al в водном растворе щавелевой кислоты, подвергались трижды попеременно отжигу при температуре 330^oC в течение 2 мин и выдержке в борнокислом электролите при напряжении 300 В - 3 мин в борнокислом электролите при напряжении 300 В - 3 мин и 600 В - 7 мин, а затем электретированию в коронном разряде в воздухе при комнатных условиях при напряжении 3-5 кВ в течение 30-90 с с длиной разрядного промежутка 5-25 мм.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что системы Al-АОП Al, полученные окислением Al в водном растворе борной кислоты с предшествующим ему окислением Al в водном растворе щавелевой кислоты, подвергались отжигу и выдержке в борнокислом электролите с последующим электретированием в коронном разряде. Таким образом, предлагаемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения, в которых системы Al-АОП Al, полученные окислением Al в водных растворах кислот, электретировались в коронном разряде в воздухе при комнатных условиях [2]. Однако стабильное значение величины электретной разности потенциалов имеет более низкое значение. Это обстоятельство затрудняет их практическое использование. Предлагаемый способ позволяет получать электреты с более высоким значением электретной разности потенциалов. Таким образом, предлагаемый способ изготовления электретов соответствует критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемый способ изготовления электретов реализован следующим образом. Анодное окисление алюминиевой фольги, предварительно очищенной с применением водных растворов едкого натрия и азотной кислоты с последующим промыванием в бидистиллированной воде, проводилось при комнатной температуре в 5%-ном водном растворе щавелевой кислоты в течение 15 мин при плотности тока 2-10 мА·см^-2. Затем окисление продолжалось в водном растворе борной кислоты (60 г/л) при температуре 20-70^oC в смешанном режиме при плотности тока 7 мА · 2 см^-2 и напряжении 600 В в течение 50 мин. По окончании формирования образцы подвергались отжигу в течение 2 мин при температуре 330^oC с последующей выдержкой в борнокислом электролите по следующей схеме: при напряжении 300 В - 3 мин, 600 В - 7 мин. Операция отжиг - выдержка в борно-кислом электролите проводилось три раза. Затем образцы подвергались электретированию в коронном разряде при напряжении (3-5) кВ в качестве 30-90 с с длиной разрядного промежутка (5-25) мм в воздухе при комнатных условиях.

Далее, методом динамического конденсатора с компенсацией измерялось электронная разность потенциалов свежеприготовленных образцов и в процессе их хранения. Результаты представлены на чертеже, где кривая 1 характеризует прототип, кривая 2 - образцы, сформированные по предлагаемому способу.

Технико-экономические преимущества предлагаемого способа получения систем Al-АОП Al заключается в возможности получения электретов, обладающих более высоким и стабильным значением величины электретной разницы потенциалов, что способствует расширению перечня материалов, представляющих практический интерес для разработки элементов электронной техники с использованием электретного эффекта.

Формула изобретения

Способ изготовления электретов на основе анодного оксида алюминия (АОА), включающий анодное окисление алюминия в водном растворе борной кислоты с предшествующим ему окислением в водной растворе щавелевой кислоты, отличающийся тем, что системы Al - AOП Аl трижды попеременно подвергают отжигу при 330^oС в течение 2 мин и выдержке в борнокислом электролите при напряжении 300 В - 3 мин и 600 В - 7 мин, а затем электретируют в коронном разряде в воздухе при комнатных условиях при напряжении 3 - 5 кВ в течение 30 - 90 с с длиной разрядного промежутка 5 - 25 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1