Исследование элементной базы на основе токопроводящих полимеров для блока управления манипуляторами методом ГРВ

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ НА ОСНОВЕ ТОКОПРОВОДЯЩИХ ПОЛИМЕРОВ ДЛЯ БЛОКА УПРАВЛЕНИЯ МАНИПУЛЯТОРАМИ МЕТОДОМ ГРВ В.А. Нечаев

Научный руководитель - д.т.н., профессор В.Л. Ткалич

Приводятся данные об исследовании ГРВ-свечения элементной базы на основе токопроводящих полимеров для блока управления манипуляторами. Разработана методика определения качества используемого материала.

Введение

Использование высококачественного полимера для изготовления элементной базы на основе токопроводящих полимеров для блока управления манипуляторами является важнейшим этапом их производства. Первостепенное значение в этом случае имеет своевременная оценка физико-химических свойств используемого материала, позволяющая избежать траты времени и средств на использование заведомо непригодного сырья.

Одна из наиболее действенных и, что принципиально, оперативных технологий сверхраннего выявления и диагностики состояния токопроводящих материалов - технология газоразрядной визуализации (ГРВ), осуществляемая с использованием программно-аппаратурного ГРВ-комплекса [1, 2]. Современная аппаратура, применяемая при исследовании ГРВ-методики, дает возможность регистрировать и анализировать газоразрядное свечение, индуцированное у образцов полимеров.

Схема эксперимента

В ходе исследования было проведено 28 экспериментов с образцами полимеров. Использовались образцы диаметром 4 мм и длиной 4 см. Каждый образец помещался в трубку из политетрафторэтилена. Затем трубка закреплялась в устройство для исследования материалов и устанавливалась на ГРВ-камеру для регистрации серий динамических ГРВ-грамм. Схема эксперимента показана на рис.1.

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки: 1 - исследуемый образец полимера; 2 - политетрафторэтиленовая трубка; 3 - диэлектрическая пластина; 4 - прозрачное токопроводящее покрытие; 5 - заземленный металлический стержень; 6 - высоковольтный импульсный генератор; 7 - скользящий газовый разряд; 8 - оптическая система с ПЗС-камерой; 9 - компьютер; 10 - плоско-параллельные электроды; 11 - магнитные катушки; 12 - источник питания 0-200В

Постоянное напряжение от стабилизированного источника 12, подаваемое на электроды 10, последовательно устанавливают на определенных значениях в диапазоне от 0 до 200 В. При каждом значении напряжения образцы выдерживаются в электрическом поле по 10 секунд до начала съемки, а затем снимается 5 avi-файлов, продолжительностью по 5 с. Первичная обработка изображений проводится в программе «GDV SciLab», результатами которой являются таблицы численных значений таких параметров, как площадь свечения и средняя интенсивность свечения. Дальнейшая обработка и построение графиков проводится в программе «Microsoft Excel».

Результаты эксперимента

В программе «Microsoft Excel» были построены зависимости площади и интенсивности свечения образца от электрического поля, примеры которых представлены на рис. 2, 3.

Рис. 2. Зависимости интенсивностей свечения образца от напряженности электрического поля в зависимости от степени полимеризации: 1 - п>10000, 2 - п=10000,

3 - п=4000, 4 - п>2000

Площадь свечения

Рис. 3. Зависимости площадей свечения различных образцов от напряженности поля:

1, 2, 3, 4 - порядковый номер образца

Как видно из рис. 2, с уменьшением степени полимеризации зависимость интенсивности свечения полимера от прикладываемого электрического поля уменьшается, а при значениях n менее 2000 зависимость от поля пропадает. Поэтому в дальнейших исследованиях будут браться полимеры со степенью полимеризации n>10000. Как видно из рис. 3, зависимость площади свечения полимера от напряженности поля сильно отличается для различных образцов. В большинстве случаев значения амплитуд интенсивности и площади свечения образцов увеличивались при увеличении электрического поля, однако в ряде случаев эти зависимости имели спадающий характер.

Заключение

На основании полученных результатов можно утверждать, что электрическое поле является тестирующим фактором при анализе ГРВ-свечения полимеров. Есть основания предполагать, что реакция площади и интенсивности свечения полимеров на повышение электрического поля зависит от их физико-химического состояния. Этот вопрос требует дальнейшего исследования.

Литература

1. Korotkov K.G. Measuring energy filds: state of the Science: GDV Bioelectrografhy series Vol. I, Ed., Backbone Publishing Co. Fair Lawn, USA, 2004.

2. K. Korotkov, D. Korotkin. // J. Appl. Physics. 2001. V. 89. Р. 4732.

3. Нечаев В.А., Петрова Е.Н. Исследование ГРВ - свечения волос под воздействием электрического поля. / Наука. Информация. Сознание: тезисы IX международного конгресса по ГРВ биоэлектрографии. СПб, 2005.

4. Коротков К.Г., Нечаев В.А., Петрова Е.Н., Вайншелбойм А, Коренюгин Д.Г., Шига-лев В.К. Исследование ГРВ свечения волос. // Приборостроение. 2006. Т.49. № 2. С. 51-57.