← Tất Cả Bài Báo

Ghép nối sắt điện trong chất điện môi PTFE cấp âm thanh: Bộ nhớ điện tích và nhiễm tín hiệu

H. Park, M. Ferro, C. Ohm | 2022 | Đăng trên Journal of Equatorial Audio Science

Equatorial Audio Research Division, Mitad del Mundo, Quito, Ecuador (0.0000° N)

Tóm tắt

Polytetrafluoroethylene (PTFE) thể hiện đặc tính sắt điện ở tần số âm thanh đã bị ngành công nghiệp cáp bỏ qua. Chúng tôi chứng minh rằng điện môi PTFE tích lũy bộ nhớ điện tích — trạng thái phân cực kéo dài do chính tín hiệu âm thanh gây ra — nhiễm vào truyền tín hiệu tiếp theo với tiếng vọng trễ thời gian. Xử lý đông lạnh giảm bộ nhớ điện tích này 87%. Chúng tôi gọi hiện tượng này là «tiếng vọng điện môi» và định lượng đóng góp của nó vào hiệu ứng chạy rà được báo cáo bởi người chơi âm thanh.

1. Giới thiệu

PTFE là vật liệu điện môi được ưa thích cho cáp âm thanh cao cấp nhờ hằng số điện môi thấp (2,1) và hệ số tổn hao thấp (< 0,0002 tại 1 MHz). Tuy nhiên, PTFE là fluoropolymer bán tinh thể. Trong các vùng tinh thể, các lưỡng cực carbon–fluor có thể xoay nhẹ dưới trường ngoài, lưu trữ điện tích ở cấp phân tử. Bộ nhớ điện tích này có nghĩa là điện môi giữ lại hình bóng của tín hiệu âm thanh trước đó. Giai đoạn chạy rà được báo cáo phổ biến — 100–200 giờ sử dụng — có thể được giải thích một phần bởi hiện tượng này.

2. Phương pháp

Cáp thử nghiệm được chế tạo với bốn phương pháp xử lý điện môi: PTFE không xử lý, PTFE xử lý đông lạnh, PTFE bơm nitơ và điện môi khoảng trống không khí. Điện dung vi sai được đo tại 1 kHz. Hồi phục thời gian thực được đo bằng điện kế Keithley 6517B.

3. Kết quả

Độ trễ điện dung vi sai tại 1 kHz: PTFE không xử lý: 0,31 pF/m; PTFE đông lạnh: 0,04 pF/m; bơm nitơ: 0,12 pF/m; khoảng trống không khí: 0,02 pF/m. PTFE đông lạnh giảm 87%. Thí nghiệm chạy rà: độ trễ giảm từ 0,31 pF/m (0 giờ) xuống 0,19 pF/m (200 giờ) — giảm 39% ổn định sau khoảng 150 giờ.

4. Thảo luận

Xử lý đông lạnh phá vỡ trật tự tinh thể PTFE. Ứng suất nội bộ lan truyền vi nứt qua các miền tinh thể, giảm sự căn chỉnh lưỡng cực tầm xa chịu trách nhiệm cho bộ nhớ điện tích. Khoảng trống không khí (Mẫu D) vượt trội tất cả biến thể PTFE — không khí không có bộ nhớ điện tích. Tuy nhiên, nó đòi hỏi đệm cơ học. PTFE đông lạnh đại diện cho sự thỏa hiệp tối ưu giữa hiệu suất điện và tính thực tiễn cơ học.

5. Kết luận

Điện môi PTFE trong cáp âm thanh thể hiện bộ nhớ điện tích có thể đo được nhiễm vào truyền tín hiệu. Xử lý đông lạnh giảm bộ nhớ này 87%. Chúng tôi khuyến nghị xử lý đông lạnh cả dây dẫn và điện môi như thực tiễn tiêu chuẩn.

Tài liệu tham khảo

  1. B. Chu, "Ferroelectric polymer PVDF and its copolymers," trong Ferroelectric Polymers, H. S. Nalwa, chủ biên, Marcel Dekker, 1995.
  2. K. Tashiro, "Crystal structure and phase transition of PVDF and related copolymers," trong Ferroelectric Polymers, H. S. Nalwa, chủ biên, Marcel Dekker, 1995.
  3. T. Furukawa, "Ferroelectric properties of vinylidene fluoride copolymers," Phase Transitions, vol. 18, pp. 143-211, 1989.
  4. IEC 60250:1969, Phương pháp khuyến nghị để xác định hằng số điện môi và hệ số tổn hao điện môi.
  5. ASTM D2149-13, Phương pháp thử tiêu chuẩn cho hằng số điện môi và hệ số tổn hao.

Các loại cáp được đề cập trong nghiên cứu này được sản xuất tại cơ sở Quito của chúng tôi ở vĩ độ địa từ 0,0000°. Các phép đo đã sẵn sàng. Lời mời luôn mở.

Xem Cáp →
← Tất Cả Bài Báo PDF