Разработаны датчики перемещений и деформаций, содержащие электреты из резины. Выходной сигнал возрастает с увеличением механической нагрузки и способностью материала электрета генерировать напряжение при деформации. Измеритель атмосферного давления на электретах основан на изменении заряда электрета в зависимости от давления окружающего его газа. Для целей защиты разработаны датчики давления в виде коаксиального кабеля с облицовкой из поляризованного тефлона, электродами которого служат центральная жила и экран. При деформировании последнего на выходе кабеля возникает электрический сигнал.
Принцип действия электретных тахометров – приборов для измерения механической скорости или частоты вращения деталей машин – состоит в индуцировании переменного тока при перемещении электрода в поле электрета. Последний закреплен на движущейся детали и, проходя вблизи неподвижного электрода, индуцирует в нем заряд.
В устройствах для ввода или передачи буквенно-числовых данных используют электретные сенсорные переключатели, срабатывающие от прикосновения. Выходные сигналы с амплитудой 10 – 100 В возникают в них при незначительном отклонении электретной диафрагмы. Для переключения достаточно легкого прикосновения к кнопке сенсора без заметного осязательного ощущения.
Преобразователи акустических сигналов позволяют трансформировать величины, характеризующие звуковое поле, в распределение электрического потенциала или тока. Чувствительным элементом электретных микрофонов служит заряженный твердый диэлектрик. Конденсаторный электретный микрофон состоит из диэлектрической диафрагмы, установленной с зазором на металлическом основании. Диафрагма выполнена в виде заряженной полимерной пленки, покрытой слоем металла. Неметализированная поверхность диафрагмы обращена к основанию, величина воздушного зазора контролируется выступами на поверхности основания. Для увеличения чувствительности микрофона в основании делают отверстия, соединяющие зазор с воздушным пространством. Полагают, что чувствительность электретных микрофонов может сохраняться практически постоянной до 10 – 100 лет.
Принцип конденсаторного микрофона с твердым диэлектриком, работающего с внешним смещением, использован в конструкциях наушников, громкоговорителей и источников ультразвука.
Гидрофоны – устройства для приема звуковых и ультразвуковых колебаний в воде и преобразования их в электрические колебания. Электретные гидрофоны конструктивно выполняют в виде описанных выше акустических преобразователей или используют датчики в виде зажатых между внешними электродами слоистых электретных структур. Они могут работать на частотах до 500 МГц при комнатной температуре. Электретные гидрофоны находят применение в гидроакустических устройствах: гидролокаторах, шумопеленгаторах, взрывателях акустических мин и т. д.
Оклеивание судов пьезоэлектрической пленкой, на которую подают сигнал 7 В частотой 19 кГц, предотвращает обрастание корпусов водорослями и моллюсками.
Принцип действия преобразователей электрических сигналов основан на изменении напряженности электрического поля, емкости и других характеристик электретных чувствительных элементов при воздействии различных физических явлений. Простейшим преобразователем такого типа является датчик влажности.
Электростатические линзы применяют для отклонения электронного луча в электронно-лучевых трубках и приборах на их основе. Это позволяет существенно уменьшить массу и габариты приборов и устройств, что особенно важно в космической технике, микроэлектронике и т. д.
Для преобразования оптических сигналов в электрические разработана группа электронно-оптических приборов на электретах. Такие преобразователи находят применение при наблюдении слабо освещенных или слабо излучающих объектов, при изучении быстропротекающих процессов в ядерной физике, астрономии, медицине, при скоростной киносъемке, а также в системах обработки, хранения и передачи информации.
Электреты нашли применение в приборах ночного видения, которые представляют собой электронно-оптические преобразователи ИК-излучения. Они нашли применение при наблюдении за ИК сигнальными огнями, вождении транспортных средств в ночное время, при стрельбе и т. д.
4.2.Регистраторы информации
Электреты используют в качестве носителей информации при записи наблюдаемых явлений, результатов измерений и вычислений, переданных по каналам связи сообщений, и т. д. Тип регистрирующих устройств, способы записи и хранения информации зависят от ее назначения: чтение человеком, ввод в вычислительную машину, передача по каналам связи и др. Соответственно этим условиям разработаны следующие виды электретных регистраторов:
· запоминающие устройства
· электрофотография
Запоминающее устройство – блок вычислительной машины или самостоятельное устройство, предназначенное для записи, хранения и воспроизведения главным образом дискретной информации. Электретные запоминающие устройства основаны на локализации распределения зарядов в диэлектрике, которое зависит от формы и полярности заряжающих электродов. Для «прочтения» потенциального рельефа используют стандартные методы измерения заряда электретов.
Электрофотография – фотографический процесс, основанный на проявлении скрытого электрического изображения, образующегося на фотопроводящем слое диэлектрика или высокоомного полупроводника. Различают следующие разновидности электрофотографии: на фотоэлектретах; ксерография; методы, основанные на остаточной проводимости диэлектрика.
4.3. Медицинская техника
Огромное применение электретный эффект нашел в медицине. Отметим получившие распространение в клинической практике разработки на основе электретов.
Кровесовместимые материалы. Совместимость с кровью (гемосовместимость) - емкое понятие, включающее широкий комплекс механических и физико-химических аспектов взаимодействия крови и инородных тел. Существует тем не менее главная проблема, которая должна быть решена с помощью кровесовместимых материалов, - предотвращение тромбообразования.
Установление факта электрической заряженности клеток крови послужило основанием для применения в качестве материала, позволяющего контролировать тромбоз, тефлона в электретном состоянии. Проявление электретами антитромбогенных свойств объясняют образованием двойного электрического слоя на границе кровь-электрет.
Область применения кровесовместимых материалов не ограничивается внутренним протезированием (искусственные сосуду, сердечные клапаны и т.д.), но распространяется на изделия медицинской техники, контактирующие с кровью: сердечно-сосудистые катетеры и зонды, артериовенозные шунты и т. д.
Мембраны широко используют в медицинской технике при разделении и очистке биологических сред методом диализа: при исследовании крови, в искусственных почках, легких, печени и т. д. Эффективность электретных мембран обусловлена тем, что их поверхностные свойства можно регулировать независимо от проницаемости.
Перспективной областью использования электретных мембран с регулируемой проницаемостью являются растворимые в организме оболочки для лекарственных препаратов.
Эндопротезы, т.е. протезы внутренних органов, широко используют в травматологии и ортопедии. Эндопротезы из электретов стимулируют остеосинтез, сокращают сроки регенерации костной ткани.
Шовные и перевязочные материалы на основе электретов обладают рядом достоинств, прежде всего гемосовместимостью и большей по сравнению с неэлектретными материалами удельной прочностью. Электретные клеевые пленки способствуют регенерации тканей и препятствуют формированию соединительного рубца.
4.4. Фильтры для газов
Электретные фильтры являются являются высокоэффективными устройствами, которые позволяют удалять из загрязненных газов твердые частицы субмикронных размеров, работая без внешних источников питания.
Различают фильтры с жесткими электретными деталями и фильтры с волокнистыми электретными элементами.
Применяются для защиты от промышленной пыли, тумана, в сигаретах для улавливания канцерогенных веществ и т. д.