Χαρακτηρισμός Διηλεκτρικών Ιδιοτήτων Υλικών: Επίδραση Περιβάλλοντος Σε Ασβεστιτική Κονία

Abstract

Η εργασία αυτή ερευνά τη διηλεκτρική συμπεριφορά κονίας κρυσταλλικού ασβεστίτη που παράγεται από τον κατακερματισμό και την άλεση καλά κρυσταλλωμένου μαρμάρου. Παρασκευάστηκαν δύο τύποι κονίας με διαφορετικό μέγεθος σωματιδίων. Ο κρυσταλλικός χαρακτηρισμός της συνεχούς μάζας και της κονίας βασίστηκε στο XRD. Το μέγεθος των σωματιδίων της κονίας χαρακτηρίστηκε από την κοκκομετρία με λέιζερ. Μελετήθηκε η συμπίεση της κονίας σε μορφή δισκίων σχηματισμένων με ή χωρίς πρόσμιξη Fe2O3 σε μορφή πιγμέντου, όπως επίσης και στερεό δείγμα μαρμάρου. Μετρήθηκαν οι διηλεκτρικές ιδιότητες του υλικού, που είναι τόσο η μιγαδική διηλεκτρική σταθερά κ* αποτελούμενη από το πραγματικό μέρος (κ΄: σχετική διηλεκτρική σταθερά) και το φανταστικό μέρος (κ΄΄), όσο και η εφαπτομένη απωλειών (tanδ). Χρησιμοποιήθηκε το ισοδύναμο παράλληλο κύκλωμα χωρητικότητας-αγωγιμότητας (Cp-G). Η διηλεκτρική φασματοσκοπία καταγράφει τη μεταβολή των διηλεκτρικών ιδιοτήτων ενός υλικού με την συχνότητα. Έγινε λεπτομερέστερη ανάλυση των διηλεκτρικών μεγεθών, καθώς επίσης και η εξαγωγή εξισώσεων στο πεδίο της συχνότητας με μετασχηματισμό Laplace από τις αντίστοιχες στο πεδίο του χρόνου, με έμφαση στη μιγαδική φύση της διηλεκτρικής επιτρεπτότητας.Χρησιμοποιώντας την κατάλληλη διάταξη πήραμε μετρήσεις του ζεύγους ''Cp - G'' για λογαριθμική κλίμακα συχνοτήτων από 20 Hz έως 1MHz. Προκύπτει ότι τα διηλεκτρικά χαρακτηριστικά επηρεάζονται από το μέγεθος των κόκκων και το βαθμό συμπίεσης. Προσπαθώντας να πάρουμε μετρήσεις υπό μεταβλητή θερμοκρασία, παρατηρούμε ότι μεταβάλλεται ταυτόχρονα και η υγρασία. Για να απομονώσουμε τον παράγοντα υγρασία από τη θερμοκρασία κατασκευάζουμε μια ειδική διάταξη ελέγχου υγρασίας, οπότε παίρνουμε μετρήσεις ίδιου τύπου με πριν, που εκτελούνται σε θερμοκρασία περιβάλλοντος, μεταβάλλοντας την υγρασία για μερικά δισκία και ένα στερεό δείγμα μαρμάρου. Από τις μετρήσεις αυτές προκύπτει ότι κάθε αύξηση ή μείωση της σχετικής υγρασίας του χώρου οδηγεί σε όλες τις περιπτώσεις σε αύξηση ή μείωση αντίστοιχα των τιμών των κ΄ και κ΄΄. Όμως το ποσό της μεταβολής κάθε φορά μπορεί να εξαρτάται από παράγοντες όπως η φύση του δείγματος (δισκίο ή στερεό μάρμαρο), το μέγεθος των κόκκων, η παρουσία πρόσμιξης και το αν βρισκόμαστε σε φάση ανόδου ή καθόδου της υγρασίας.