คุณสมบัติหลักของความแข็งแรงไดอิเล็กทริกของไมกาและการใช้งานในอุตสาหกรรม

เมื่อออกแบบเครื่องมือวัดความแม่นยำที่ต้องทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือภายใต้สภาวะแรงดันไฟฟ้าที่รุนแรง การเลือกใช้วัสดุฉนวนจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในบรรดาแร่ธาตุธรรมชาติ ไมกาโดดเด่นในฐานะตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูงเนื่องจากมีความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกที่ยอดเยี่ยม แต่ความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกของไมกาสูงแค่ไหน และปัจจัยใดบ้างที่มีอิทธิพลต่อประสิทธิภาพของมัน? บทความนี้จะสำรวจคุณสมบัติ การใช้งาน และปัจจัยสำคัญที่กำหนดความสามารถในการเป็นฉนวนไฟฟ้าของไมกา

ความแข็งแรงของไดอิเล็กทริก หรือที่เรียกว่าความแข็งแรงในการพังทลาย หมายถึงสนามไฟฟ้าสูงสุดที่วัสดุฉนวนสามารถทนได้ภายใต้สภาวะที่เหมาะสมที่สุด ก่อนที่จะเกิดการพังทลายทางไฟฟ้าและสูญเสียคุณสมบัติในการเป็นฉนวน พารามิเตอร์นี้วัดเป็นโวลต์ต่อเมตร (V/m) หรือเมกะโวลต์ต่อเซนติเมตร (MV/cm) ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของประสิทธิภาพของฉนวน

ไมกาโดดเด่นด้วยคุณสมบัติไดอิเล็กทริกที่โดดเด่น โดยทั่วไปมีค่าระหว่าง 100-200 MV/cm ขึ้นอยู่กับชนิด คุณภาพ และสภาพการทดสอบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ค่าที่ต่ำถึง 0.02 MV/cm (20 kV/cm) ประเมินความสามารถที่แท้จริงของไมกาในฐานะวัสดุฉนวนต่ำเกินไปอย่างมาก

แร่ธาตุซิลิเกตแบบชั้นนี้มีอยู่เป็นหลักในสองชนิดที่มีลักษณะเฉพาะ:

• Muscovite (ไมกาขาว): เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องฉนวนไฟฟ้าที่เหนือกว่า ทนความร้อน และเสถียรภาพทางเคมี (KAl ₂ (AlSi ₃ O ₁₀ )(OH) ₂ ) ชนิดสีเงินขาวนี้แยกออกเป็นแผ่นบางๆ ได้ง่าย โดยมีความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกโดยทั่วไประหว่าง 100-200 MV/cm
• Phlogopite (ไมกาสีเหลืองอำพัน): ชนิดสีน้ำตาล/ทอง/เขียวที่มีแมกนีเซียมสูงนี้ (KMg ₃ (AlSi ₃ O ₁₀ )(OH) ₂ ) ให้ความทนทานต่อความร้อนได้ดีกว่า muscovite แต่มีความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกต่ำกว่าเล็กน้อย โดยปกติจะเกิน 100 MV/cm

ชนิดอื่นๆ ที่พบน้อยกว่า เช่น ไบโอไทต์ (ไมกาสีดำ) และเลพิโดไลต์ (ไมกาลิเธียม) แสดงคุณสมบัติไดอิเล็กทริกที่แตกต่างกัน ซึ่งต้องมีการปรึกษาข้อมูลวัสดุ

ตัวแปรหลายตัวมีอิทธิพลต่อความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกของไมกา:

• ความบริสุทธิ์: สิ่งเจือปนทำให้ประสิทธิภาพของไดอิเล็กทริกลดลง ทำให้ไมกาที่มีความบริสุทธิ์สูงมีความจำเป็นเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
• ความหนา: แม้ว่าในทางทฤษฎีจะไม่ขึ้นอยู่กับความหนา แต่การใช้งานจริงแสดงให้เห็นว่าแผ่นที่หนากว่าอาจมีข้อบกพร่องมากกว่า
• อุณหภูมิ: อุณหภูมิที่สูงขึ้นจะลดความแข็งแรงของไดอิเล็กทริกโดยการเพิ่มการเคลื่อนที่ของไอออน
• ความชื้น: การดูดซับความชื้นบนพื้นผิวอาจส่งผลต่อคุณสมบัติของฉนวน
• ความถี่: สนามความถี่สูงจะเพิ่มการสูญเสียไดอิเล็กทริก ลดความแข็งแรงที่มีประสิทธิภาพ
• ข้อบกพร่อง: รอยร้าวหรือฟองอากาศสร้างจุดอ่อนที่เสี่ยงต่อการพังทลายทางไฟฟ้า

การผสมผสานคุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของไมกาทำให้เกิดการใช้งานที่หลากหลาย:

• ตัวเก็บประจุที่มีความเสถียรสูงและมีการสูญเสียน้อยสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำ
• ฉนวนในหม้อแปลงไฟฟ้าและสวิตช์แรงดันไฟฟ้าสูง
• ฉนวนกันความร้อนในส่วนประกอบความร้อน
• ส่วนประกอบที่สำคัญในเทคโนโลยีหลอดสุญญากาศแบบเก่า
• ปะเก็นและซีลชนิดพิเศษที่ต้องการการแยกทางไฟฟ้า
• รูปแบบที่ผ่านการประมวลผล (ผง กระดาษ) สำหรับวัสดุคอมโพสิต