Очень
интересен класс фторорганических жидкостей. В зарубежной литературе они
называются перфторуглероды. По сути, это эквивалент обычным органическим жидкостям,
только вместо атома водорода везде находится атом фтора. Например есть аналоги
органическим соединениям, таким как пентан С5 H12
- перфторпентанС5F12,
гексан С6H14-
перфторгексанС6F14,
триэтил(пропил,бутил)амин - перфтортриэтил(пропил,бутил)амин и т.п. Существует
даже перфтортрансформаторное масло. (В отличие от настоящего трансформаторного
масла перфтортрансформаторное масло при нормальных условиях является твердым веществом
и используется в качестве морозостойкой смазки). Наличие фтора на месте водорода
означает, что вещество полностью окислилось, ведь фтор является самым сильным
окислителем, более сильным, чем кислород. Поэтому фторуглеродные жидкости инертны
по отношению к любым воздействиям, в.т.ч. стабильны под действием электрического
поля и температуры. Поскольку они ни с чем не взаимодействуют, они не растворяют
масла, резину, воду и т.п. Высокие характеристики фторуглеродных жидкостей важны
для применений. Замена атома H на атом F приводит к
новым свойствам и новым возможностям:
- негорючесть;
- высокая термическая и химическая стабильность;
- инертность по отношению к металлам, твердым диэлектрикам и резинам;
- нетоксичность, отсутствие цвета и запаха;
- возможность подбора жидкостей с различными точками кипения и
замерзания;
- низкая растворимость воды и высокая растворимость газов;
- отсутствие растворимости любых нефторированных материалов;
- высокий коэффициент температурного расширения.
Проведенные
нами исследования поведения некоторых жидкостей при постоянном и переменном напряжении
показывают, что по электрофизическим параметрам: удельное сопротивление, tg d,
электрическая прочность, они значительно превосходят аналогичные показатели любых
других жидкостей, включая минеральные масла. Они нетоксичны, неокисляемы, имеют
низкую вязкость, в.т.ч. в низкотемпературной
области. Ряд жидкостей имеют точку замерзания -70 °С
и ниже. Основное препятствие к более широкому использованию - сравнительно высокая
цена. Это препятствие может быть устранено. В настоящее время имеется задел по
разработке новой, более дешевой технологии получения перфторуглеродов.
Приведем
численные значения некоторых электрофизических параметров. Диэлектрическая проницаемость
e=
1.8-2, tgd<
10-4, r>
(1012-1015)
Ом×м,
электрическая прочность - до 500 кВ/см.
Важной особенностью является достаточно высокая электрическая прочность в газообразном
(парообразном) состоянии - до 200-300 кВ/cм,
т.к. фторуглеродные молекулы имеют высокое сродство к электрону, т.е. они являются
электроотрицательными веществами. Из других свойств отметим не только негорючесть,
но и термостабильность до температуры более 400 °С.
Хотя теплопроводность фторуглеродов в два-три раза ниже, чем у трансформаторного
масла, однако исключительно высокий коэффициент температурного расширения приводит
к возникновению мощных конвективных потоков. При этом конвективный теплоотвод
оказывается в 3-4 раза выше, чем у трансформаторного масла. Главный недостаток
- дороговизна - они дороже трансформаторного масла в несколько десятков раз.
К настоящему времени в энергетике эти жидкости не нашли широкого применения. За рубежом применяются для охлаждения мощных выпрямителей и инверторов, преобразующих переменный ток в постоянный ток, для СВЧ устройств. Предполагаемое создание компактных пожаробезопасных испарительных трансформаторовдля электротранспорта и компактных ЗРУ возможно только на основе перфторуглеродных жидкостей.
Дугостойкость и короностойкость диэлектриков - стойкость электроизоляционных
материалов к воздействию озона и азота, выделяющихся при тихом разряде - короне,
а также стойкость к действию электрических искр и устойчивой дуги.
Электротехнические
материалы Лекции Теория
конструктивных материалов Электрические
цепи в постоянного и переменного тока
| |