Elektrische Festigkeit von Polymeren

ZusammenfassungDie Grundideen der Theorien des rein elektrischen Durchschlages wurden bisher nur für einfachste Kristallgitterstrukturen soweit weiterentwickelt, daß Beziehungen zwischen der Durchschlagfestigkeit und Struktur angegeben werden konnten. In der Arbeit wird versucht, derartige Beziehungen für Polymere auf Grund der Stoßionisationstheorie des Durchschlages abzuleiten. Mit diesem Ziel wurden die strukturbedingten Energieverluste der sich bewegenden freien Elektronen untersucht. Es ergibt sich, daß die Energie in Quanten absorbiert wird, deren Größe durch die Absorptionsfrequenzen im infraroten Spektrum gegeben ist. Die Größe der Verluste hängt von dem Abstand der Moleküle ab, zwischen denen sich die Elektronen bewegen. Dies führt zu'einer Abhängigkeit der Feldstärke, bei der die Elektronen die Ionisationsenergie erreichen und den Durchschlag einleiten können, von denselben Faktoren, die die zwischenmolekularen Kräfte bestimmen, und von dem freien Volumen. Von der Vorstellung ausgehend, daß das freie Volumen in Form von leeren Stellen im Polymeren verteilt ist und daß der Durchschlag dort eingeleitet wird, wo das Elektron infolge einer zufälligen Anhäufung der Leerstellen die günstigten Bedingungen für das Erreichen der Stoßionisationsenergie findet, wird ein Durchschlagskriterium aufgestellt und eine Näherungsformel abgeleitet, die die Abhängigkeit der Durchschlagfestigkeit von Temperatur, Beanspruchungsdauer und Volumen als Funktion des freien Volumens und der Relaxationszeit wiedergibt.Die Gegenüberstellung der theoretischen mit den experimentellen Ergebnissen zeigt einc gute übereinstimmung.