PL165342B1 - Sposób wytwarzania kondensatora i kondensator - Google Patents

Abstract

1. Sposób wptwarzania kondensatora, znamienny tym, że rozprasza się wiele iglastych cząstek metalowych w żywicy syntetycznej w stanie stopionym lub w postaci roztworu, przy czym stosuje się cząstki metalowe o średnicy do 0,1 pm, długości od 5 do 10 razy większej od średnicy i powierzchni właściwej od 30 do 100m2/g oraz pokryte dielektrykiem tlenkowym na powierzchni, formuje się żywicę z rozproszonymi w niej cząstkami metalowymi w cienką warstwę, przykłada się pola magnetyczne o tej samej biegunowości do poszczególnych powierzchni warstwy żywicy, przez co orientuje się cząstki metalowe tak, że ich osie ustawia się równolegle do powierzchni warstwy żywicy, utwardza się warstwę żywicy w tym stanie i doprowadza się elektrodę na każdą z przeciwległych powierzchni uzyskanej warstwy.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kondensatora i kondensator.

Znane są różne kondensatory stałe, jak na przykład kondensatory z elektrolitem aluminiowym, kondensatory tantalowe, kondensatory ceramiczne, kondensatory z warstwą organiczną, kondensatory z metalizowaną warstwą organiczną itd. Dąży się nadal do wytworzenia kondensatorów o mniejszych wymiarach i większej pojemności.

Sposób wytwarzania kondensatora według wynalazku polega na tym, że rozprasza się wiele iglastych cząstek metalowych w żywicy syntetycznej w stanie stopionym lub w postaci roztworu, przy czym stosuje się cząstki metalowe o średnicy do 0,1 pm, długości od 5 do 10 razy większej od średnicy i powierzchni właściwej od 30 do 100 m²/g oraz pokryte dielektrykiem tlenkowym na powierzchni, formuje się żywicę z rozproszonymi w niej cząstkami metalowymi w cienką warstwę, przykłada się pola magnetyczne o tej samej biegunowości do poszczególnych powierzchni warstwy żywicy, przez co orientuje się cząstki metalowe tak, że ich osie ustawia się równolegle do powierzchni warstwy żywicy, utwardza się warstwę żywicy w tym stanie i doprowadza się elektrodę na każdą z przeciwległych powierzchni uzyskanej warstwy.

165 342

Kondensator według wynalazku zawiera wiele igłowych cząstek metalowych, rozproszonych w warstwie żywicy syntetycznej i tak zorientowanych, że ich osie są ustawione równolegle do powierzchni warstwy oraz posiada elektrodę, doprowadzoną na każdą z przeciwległych powierzchni warstwy żywicy syntetycznej, przy czym cząstki metalowe mają średnicę do 0,1 gm, długość od 5 do 10 razy większą od średnicy i powierzchnię właściwą od 30 do 100m²/g oraz są pokryte dielektrykiem tlenkowym na powierzchni.

W kondensatorze według wynalazku igłowa cząstka metalowa, mająca powierzchnię pokrytą dielektrykiem tlenkowym, służy sama jako kondensator. Jeżeli wiele takich igłowych cząstek metalowych jest rozproszonych i zorientowanych w warstwie żywicy syntetycznej, która jest wyposażona w elektrody na jej poszczególnych powierzchniach, warstwa ta w postaci pojedynczej warstwy posiada wiele kondensatorów rozmieszczonych w jej warstwach. Kondensator według wynalazku jest więc zwarty i ma dużą pojemność. Kondensator jest ekonomiczny w produkcji, ponieważ użyte materiały są niedrogie. Ponadto sposób wytwarzania kondensatora nie wymaga wysokotemperaturowej obróbki i może być realizowany przy pomocy tańszego wyposażenia i przy zmniejszonym zużyciu energii.

Zaletą wynalazku jest więc zapewnienie kondensatora o mniejszych wymiarach, większej pojemności i bardziej ekonomicznego niż znane kondensatory, a także sposobu wytwarzania tego kondensatora.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie konstrukcję kondensatora według wynalazku.

Kondensator pokazany na fig. 1 zawiera wiele igłowych cząstek metalowych 1, pokrytych dielektrykiem tlenkowym 2 na powierzchni i rozproszonych z odpowiednią orientacją w warstwie 3 żywicy syntetycznej oraz posiada elektrody 4, doprowadzone na poszczególne powierzchnie warstwy 3 żywicy syntetycznej. Igłowe cząstki metalowe 1 mają średnice do 1 gm, długość od 5 do 10 razy większą od średnicy i powierzchnię właściwą od 30 do 100 m2/g oraz mogą być otrzymane łatwo, na przykład przez redukowanie kryształów igłowych tlenku metalu lub wodorotlenku metalu. Średnica, długość i powierzchnia właściwa igłowych cząstek metalowych 1 są ograniczone, jak stwierdzono powyżej, ponieważ w przypadku innych wymiarów cząstki metalowe nie dawałyby zadawalającej pojemności. Kryształy igłowe tlenku metalu, wodorotlenku metalu lub podobnej substancji, mające średnicę do 0,1 gm, długość od 5 do 10 razy większą od średnicy i powierzchnię właściwą od 30 do 100 m2/g, mogą być przygotowane przez zobojętnienie roztworu wodnego soli metalu, takiej jak siarczan żelaza, chlorek żelaza lub azotan żelaza, przy pomocy wodnego roztworu sody kaustycznej dla utworzenia wodorotlenku przy wprowadzeniu powietrza do układu zobojętniającego. Można wówczas otrzymać kryształy igłowe, które mają jednorodny kształt i wymiary.

Przykładami używanych metali są żelazo, kobalt, nikiel, chrom, miedź i tym podobne. Przykładami dielektryka tlenkowego 2 o dużej stałej dielektrycznej są SiO2, TiO2, PbO i tym podobne. Powierzchnie igłowych cząstek metalowych 1 są pokryte powłoką dielektryka tlenkowego 2, o dużej stałej dielektrycznej w wyniku zanurzenia cząstek metalowych w roztworze organicznego związku Si, organicznego związku Ti, organicznego związku Pb lub podobnego związku, osuszenie cząstek i następnie ogrzanie cząstek w wysokiej temperaturze. Igłowe cząstki metalowe 1 tak otrzymane, to jest mające średnicę do 0,1 gm, długość od 5 do 10 razy większą od średnicy i powierzchnię właściwą od 30 do 100m2/g oraz pokryte dielektrykiem tlenkowym 2, mogą być nieruchome po rozproszeniu w warstwie 3 żywicy syntetycznej i tak zorientowane, że osie cząstek są ustawione równolegle do powierzchni warstwy, przez rozproszenie cząstek metalowych 1, w warstwie utworzonej przez żywicę syntetyczną w stanie stopionym lub w postaci roztworu, następnie uformowanie żywicy w cienką warstwę o wymaganej grubości, przyłożenie pól magnetycznych o tej samej biegunowości, to jest o biegunie N-N lub biegunie S-S, do poszczególnych powierzchni cienkiej warstwy przed zestaleniem się warstwy dla zorientowania cząstek 1 poziomo, a następnie zestalenie cienkiej warstwy.

Przykładami użytecznych żywic syntetycznych tworzących tę warstwę są żywica epoksydowa, żywica poliuretanowa, polialkohol winylowy, poliwinylobutyral, etyloceluloza, polimer akrylowy

165 342 itd. Taka żywica może być stosowana w swojej postaci lub w razie potrzeby do żywicy może być dodany rozpuszczalnik, plastyfikator, dyspergator itd. tak, żeby żywica mogła być uformowana skutecznie w warstwę wraz z cząstkami metalowymi, rozproszonymi w niej w sposób zadawalający. Przykładami użytecznych rozpuszczalników są aceton, toluen, keton metylowo-etylowy, metanol, etanol, woda itd. Przykładami użytecznych plastyfikatorów są glikol polietylenowy, estry kwasu ftalowego i podobne substancje. Przykładami użytecznych dyspergatorów są stosowane powszechnie dyspergatory, takie jak gliceryna, oleinian etylu i ester kwasu oleinowego i gliceryny.

Tworząca warstwę żywica syntetyczna w stanie stopionym lub w postaci roztworu jest formowana w cienką warstwę, zwykle przy użyciu ostrza skrobaka. Chociaż jest wskazane, żeby warstwa miała grubość od 4 do 5μτη, w przypadku zastosowania na kondensatory jednowarstwowe, grubość nie jest ograniczona do tego zakresu.

Żywica syntetyczna jest zestalona w temperaturze, która jest właściwa do tego i która jest zwykle zawarta w zakresie temperatury pokojowej do 120°C. Nie ma potrzeby stosowania wysokiej temperatury.

Na poszczególne powierzchnie zestalonej warstwy mogą zostać nałożone elektrody w znany sposób, taki jak platerowanie lub wiązanie termiczne.

Wynalazek zostanie opisany bardziej szczegółowo w oparciu o następujący przykład, który nie ogranicza wynalazku.

Przykład . Roztwó r wodyy siarczanu eelazawego był zobojętniany przy pomocy roztworu wodnego sody kaustycznej, w celu utworzenia wodorotlenku żelazawego przy przepuszczaniu pęcherzyków powietrza przez układ zobojętniający, skutkiem czego otrzymuje się kryształy igłowe getytu (FeOOH), które mają jednorodny kształt i wymiary. Produkt był redukowany przy pomocy wodoru, dając igłowe cząstki żelaza, które miały średnicę 0,01 ^m, długość 0,1 μm i powierzchnię właściwą 50,7 m²/g.

Żelazo w postaci cząstek było zanurzane na 1 godzinę w roztworze (o stężeniu 3%), przygotowanym przez rozcieńczenie związku krzemoorganirznego (ATORON Nsi500, produktu Nippon Soda Co., Ltd) z estrem kwasu octowego, następnie wysuszone i potem ogrzane w temperaturze około 600° przez 2 godziny w celu otrzymania igłowych cząstek żelaza, które są pokryte przez SiO2. Tabela 1 przedstawia własności magnetyczne tych cząstek.

Tabela 1

Hc	880 Oe
ós	122 emu/g
ór	61 emu/g
6 t/6s	0,50

Pokryte powłoką cząstki żelaza były rozpraszane w ciekłej żywicy epoksydowej, która była następnie formowana w warstwę o grubości 1 μπ przy użyciu ostrza skrobaka. Przy użyciu pól magnetycznych o biegunie N-N, przykładanych do poszczególnych powierzchni warstwy w celu zorientowania cząstek żelaza poziomo, warstwa była utwardzana w temperaturze 100 do 120°C. Utwardzona warstwa o grubości 1 yum miała cząstki zorientowane poziomo w 60 do 100 warstw. Dwanaście części warstwy było laminowanych przez elektrodę o kształcie grzebieniowym, wstawioną pomiędzy sąsiednie warstwy, a na przeciwległą powierzchnię laminatu była nakładana pasta, zawierająca stop miedziowo-niklowy stanowiący materiał elektrodowy, następnie suszona i uzyskany laminat był ogrzewany w temperaturze 600°C w celu utworzenia elektrod zewnętrznych. Tak przygotowany laminat miał grubość około 1,5 mm.

Wyrób był cięty na płytki o wymiarach 3,2 ± 0,2 mm X 1,6 ± 0,2 mm i płytki były badane pod względem własności, których wartości są wymienione w tabeli 2, która również przedstawia wyniki,

165 342 5 otrzymane podczas podobnego badania konwencjonalnych, ceramicznych kondensatorów warstwowych o tych samych wymiarach jak taka płytka.

Tabela 2

Wyrób według wynalazku 100 pF Konwencjonalny wyrób 1 10 pF

Konwencjonalny wyrób 2 1 pF

Tabela 2 wykazuje, że kondensator według wynalazku ma pojemność od 10 do 100 razy większą od pojemności konwencjonalnych, ceramicznych kondensatorów warstwowych o takich samych wymiarach jak poprzednie.

165 342

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania kondensatora, znamienny tym, że rozprasza się wiele iglastych cząstek metalowych w żywicy syntetycznej w stanie stopionym lub w postaci roztworu, przy czym stosuje się cząstki metalowe o średnicy do 0,1 pm, długości od 5 do 10 razy większej od średnicy i powierzchni właściwej od 30 do 100 m²/g oraz pokryte dielektrykiem tlenkowym na powierzchni, formuje się żywicę z rozproszonymi w niej cząstkami metalowymi w cienką warstwę, przykłada się pola magnetyczne o tej samej biegunowości do poszczególnych powierzchni warstwy żywicy, przez co orientuje się cząstki metalowe tak, że ich osie ustawia się równolegle do powierzchni warstwy żywicy, utwardza się warstwę żywicy w tym stanie i doprowadza się elektrodę na każdą z przeciwległych powierzchni uzyskanej warstwy.
2. 2. Kondensator, znamienny tym, że zawiera wiele igłowych cząstek metalowych rozproszonych w warstwie żywicy syntetycznej i tak zorientowanych, żc ich osie są ustawione równolegle do powierzchni warstwy oraz posiada elektrodę, doprowadzoną na każdą z przeciwległych powierzchni warstwy żywicy syntetycznej, przy czym cząstki metalowe mają średnicę do 0,1 pm, długość od 5 do 10 razy większą od średnicy i powierzchnię właściwą od 30 do 100m2/g oraz są pokryte dielektrykiem tlenkowym na powierzchni.
3. 3. Kondensator według zastrz. 2, znamienny tym, że igłowe cząstki metalowe są wykonane z kryształów igłowych tlenku lub wodorotlenku metalu, przygotowanych przez redukowanie.
4. 4. Kondensator według zastrz. 2, znamienny tym, że igłowe cząstki metalowe zawierają metal wybrany z grupy obejmującej Fe, Co, Ni, Cr i Cu.
5. 5. Kondensator według zastrz. 2, znamienny tym, że warstwa żywicy syntetycznej zawiera substancję wybraną z grupy obejmującej żywicę epoksydową, żywicę poliuretanową, polialkohol winylowy, poliwinylobutyral, etylocelulozę i polimer akrylowy.
6. 6. Kondensator, znamienny tym, że zawiera wiele igłowych cząstek metalowych, rozproszonych w każdej z wielu nałożonych warstw żywicy syntetycznej i tak zorientowanych, że ich osie są ustawione równolegle do powierzchni warstwy oraz posiada elektrodę doprowadzoną na każdą z przeciwległych powierzchni każdej warstwy żywicy syntetycznej, przy czym cząstki metalowe mają średnicę do 0,1 pm, długość od 5 do 10 razy większą od średnicy i powierzchnię właściwą od 30 do 100m²/g oraz są pokryte dielektrykiem tlenkowym na powierzchni.