Техника - молодёжи 1976-08, страница 27

ности пленку с нанесенным слоем холестерического жидкого кристалла. В «горячей» точке шаг спирали чуть-чуть увеличится, и на пленке вспыхнет точка иного цвета.

Покрыв готовое изделие (это может быть и интегральная схема, и деталь мотора) слоем холестерического вещества и чуть-чуть нагрев его, получают цветную (не могу удержаться и добавлю, очень красивую) картину тепловых напряжений, на которой контрастными пятнами проступят любые дефекты и неоднородности, даже скрытые глубоко в структуре.

За аналогичную технику с восторгом ухватились врачи и биологи. Цветной рисунок — температурный портрет любого органа или биологического объекта в здоровом и больном состоянии может об очень многом рассказать специалисту. Я уже не говорю о чисто практическом удобстве мгновенно срабатывающих и удивительно чувствительных

дов на противоположных сторонах кристалла при нажатии на него. Примерно через год ими же был открыт и обратный пьезоэффект — при приложении электрического поля на те же стороны кварц деформируется, причем он утолщается или утонь-шается в зависимости от полярности приложенного электрического поля.

Долгие годы этот факт считался интересным явлением (феноменом), теоретически изучался, но не имел никакого практического применения. Только через 35 лет после открытия пьезоэффекта французский ученый П. Ланжевен применил кристалл кварца как излучатель и приемник ультразвуковых колебаний: был создан первый ультразвуковой эхолот (гидролокатор).

В дальнейшем пьезоэлектрические свойства кварца и других кристаллов нашли очень широкое применение в самых различных областях науки и техники, в основном как датчики напряжений и перемещений. Вот тогда

водят к появлению зарядов на поверхностях.

Достоинство новых пьезоматериа-лов очевидно: их можно подвергать самым разнообразным деформациям — ударам, скручиванию, изгибу, давлению, растяжению, трению (сдвиговое движение), и они выдержат эти испытания, не разрушаясь. Если, например, такую пленку наклеить на вибрирующие детали машин, то через внешнюю цепь будет протекать ток, регистрируя эти деформации А так как пьезополимерная пленка очень легка, она не будет искажать вибрацию даже очень легких деталей.

Исключительная пластичность полимеров важна для изготовления и эксплуатации многих приборов, работающих при больших деформациях. Так, на их основе изготовлен чувствительный датчик для регистрации автотранспорта. При прохождении машины по датчику пьезопленка деформируется и выдает электрическии

термометров в виде пленки, которую можно наклеить куда угодно.

Мы еще очень мало знаем о молекулярных силах, о механизмах электрооптических эффектов и о многом другом, связанном с этими удивительно красивыми и загадочными объектами, но можно с уверенностью сказать, что жидкие кристаллы войдут в науку и жизнь завтрашнего дня.

3. Там, где кристаллы бессильны

Мы привыкли всегда связывать ряд свойств или явлений с определенным веществом: Например, магнетизм — железо, свет — стекло, пьезоэлектрические свойства — кристалл кварца, и многие другие явления.

Об одном «исключении из правил» пойдет речь дальше.

Но сначчла немного истории. В 1880 году братья Кюри впервые открыли пьезоэлектрический эффект на кристалле кварца, то есть обнаружили появление электрических заря-

и начали проявляться их довольно значительные недостатки, а именно, хрупкость и невозможность увеличить размеры.

Ученые начали широкий поиск новых пьезоматериалов, и монополия кристаллов на пьезоэффект была нарушена самым решительным образом: свойство, которое всегда считали следствием строгой симметрии кристаллической решетки, было привито аморфному, органоподобному полимеру.

Полимер нагревают до температуры, при которой он становится очень мягким, и помещают в постоянное электрическое поле высокой напряженности. Через некоторое время температура снижается до комнатной, и затем выключается электрическое поле. После такой обработки полимер приобретает пьезоэлектрические свойства. В настоящее время известно больше 10 полимеров, способных приобрести пьезоэлектрические свойства. Механические свойства пленки при этом не меняются.

После поляризации с двух сторон наносятся тонкие слои токопроводя-щего покрытия из серебряной пасты — и пьезопленка готова к применению. Любые ее деформации при-

Р и с. 4. Схема злентрооптичеснои ячейки.

Рис. 5. Устройство датчика для регистрации автотранспорта. Рис. 6. Схема комбинированного пье-зополимерного датчика.

импульс. Импульс по кабелю поступает на вход электронного счетчика, который и подсчитывает количество машин. Ширина датчика 16 см, толщина 1 см и длина 170 см. Он переносной, удобный в эксплуатации (рис. 5). Его можно использовать для подсчета и регистрации входящих и выходящих автомашин в разных службах.

Пьезополимерные датчики (рис. 6) можно установить на взлетных полосах и через электронную систему при взлете ^ли посадке самолета информировать пилота и службу движения, о его местонахождении.

У пьезополимеров отмечен и ряд недостатков: низкая температура разрушения (до + 45 °С), заметная температурная зависимость пьезомо-дуля (0,6%/град) и несколько меньшая, чем у пьезокристаллов", чувствительность.

В настоящее время ведутся интенсивные поиски и исследования новых перспективных пьезополимеров, которые лишены этих недостатков.

25