Роль материалов в развитии электро- и радиотехники

Материалы являются одним из главных звеньев в решении многих инженерных задач в производстве электрооборудования, где основная роль принадлежит электротехническим материалам (ЭТМ). Конструкционные же материалы (КМ) используют главным образом для изготовления несущих конструкций и вспомогательных деталей и узлов. Современное электрооборудование представляет собой сложное устройство с большим количеством разнообразных деталей, для изготовления которых требуется широкий ассортимент различных электротехнических и конструкционных материалов с вполне определенными электрическими, механическими и химическими свойствами.

Без знания основных свойств ЭТМ, без понимания физических процессов, протекающих в ЭТМ при помещении их в электрическое или магнитное поле, без понимания связи этих процессов с химическим составом и строением материала нельзя спроектировать и изготовить электротехническую аппаратуру, невозможно грамотно ее эксплуатировать.

В этой связи главными задачами изучаемых дисциплин являются:

1) изучение основных физических процессов, протекающих в материалах при воздействии на них электрического, магнитного или теплового полей и механического напряжения;

2) изучение зависимости электрических, механических и других свойств материалов от их химического состава и строения;

3) описание свойств и знакомство с материалами, наиболее часто применяемыми в производстве электрооборудования.

С развитием электро- и радиотехнической промышленности постоянно выдвигаются все новые требования к свойствам материалов. Создание многих электро- и радиотехнических устройств стало возможным в результате не только разработки новых схем, но и в значительной мере благодаря созданию и применению новых материалов. В ряде же случаев производство современных электроустановок на базе использования только «старых» радиоэлементов, изготовленных из «старых» материалов, вообще оказалось невозможным (например, создание современной электронной вычислительной техники и развитие микроэлектроники в целом). Развитие микроэлектроники стало возможным благодаря созданию новых радиоэлементов на базе полупроводниковых материалов, активных диэлектриков, ферритов. Использование новых материалов позволило заменить ими целые электронные блоки. Например, пьезоэлектрик, используемый в качестве резонатора, эквивалентен узлу, состоящему из катушки индуктивности, конденсатора, резистора и соединительных проводов. Микроэлектроника позволила повысить в несколько раз плотность монтажа.

При выборе материалов для электрооборудования принимают во внимание не только его электрофизические характеристики, но и физико-механические, химические (например, механическую прочность, твердость, нагревостойкость, холодостойкость, гигроскопичность). Учитывая то, что электрооборудованию приходится работать под действием механических нагрузок, в различных климатических условиях и в химически агрессивной среде в ряде случаев определяющими факторами при выборе материала могут быть не только его электрические характеристики, сколько механические (если это установочная деталь), гигроскопичность (при работе в условиях повышенной влажности), нагревостойкость (если воздействует высокая температура).

Наряду с указанными характеристиками при выборе материала большое значение имеет и экономическая сторона. Недостаточно выбрать высококачественный ЭТМ, свойства которого удовлетворяют всем эксплуатационно-техническим требованиям. Важно, чтобы это был материал отечественного производства, недорогой, недефицитный и чтобы из него можно было изготавливать детали и узлы с помощью недорогих и несложных технологических процессов.