Электрические свойства стекла

К группе электрических свойств относятся электропроводность и диэлектрические свойства. В зависимости от состава и от температуры окружающей среды стекла могут быть изоляторами, полупроводниками и проводниками тока. Стекла применяют для изготовления изоляторов, газоразрядных и электровакуумных приборов, рентгеновских трубок, баллонов и ножек осветительных и электронных ламп и других приборов.

Электропроводность характеризует особенность материала проводить электрический ток. При обычных условиях стекло является изолятором. При повышении температуры электропроводность стекол возрастает и достигает у стекломассы величин 10^-2–10^-1 Ом^-1·см^-1. Электрический ток в стеклах переносится главным образом подвижными щелочными ионами, поэтому увеличение содержания щелочных оксидов приводит к увеличению электропроводности стекол, а увеличение содержания оксидов SiO₂, ZrO, B₂O₃, Al₂O₃ – к ее уменьшению. По диэлектрическим свойствам силикатные стекла при температурах ниже t_g принадлежат к классу диэлектриков. Они имеют низкие значения диэлектрической проницаемости и невысокие диэлектрические потери.

Диэлектрическая проницаемость количественно характеризует поляризацию диэлектрика, практически ее определяют по изменению емкости вакуумного конденсатора при помещении исследуемого диэлектрика между его пластинами, т.е.

ε = С_х/С₀,

где С_х – емкость конденсатора с диэлектриком;

С₀ – емкость вакуумного конденсатора.

Диэлектрическая проницаемость стекол зависит от их состава и изменяется для силикатных стекол в пределах от 3,81 (кварцевое стекло) до 16,2 (стекла с содержанием оксидов тяжелых металлов до 80%).

Диэлектрические потери характеризуют долю энергии электрического поля в объеме диэлектрика, превратившуюся в тепловую. Диэлектрические потери стекол складываются из потерь проводимости, релаксационных, деформационных и резонансных потерь. В ряду силикатных стекол наиболее низкие диэлектрические потери характерны для кварцевого стекла: tgδ при 20 ºС и частоте 10⁶ Гц равен 0,0001, натриевосиликатное стекло при 10³ Гц имеет tgδ = 0,1000, т.е. на четыре порядка больше.