Смазочным материалом может служить твердое вещество (например, графит), жидкость (скажем, жидкое масло) либо смесь масла с мылом - т.н. консистентная смазка. Кроме того, в качестве смазочных материалов используются многочисленные смеси жидких масел с различными добавками и присадками.

Твердые смазочные материалы. Наиболее известным из короткого перечня твердых смазочных материалов является графит - темный минерал с жирным блеском, маслянистый на ощупь. Он встречается в природе, а также производится в электропечах. Синтезированный продукт не менее чем на 99% состоит из чистого углерода. В коллоидной форме, диспергированный в воде или масле, он применяется в особых случаях при очень высоких температурах. Основное достоинство графита, пожалуй, в том, что он образует прочные пленки на трущихся поверхностях, благодаря чему применяется в смеси с маслом при "обкатке" многих машин и механизмов, а также при обработке металлов.

К твердым смазочным материалам относится также сульфид молибдена, который применяется как сухое поверхностное покрытие и как добавка к маслам и консистентным смазкам. Его смазывающее действие обусловлено, по-видимому, слабыми связями между атомами серы и молибдена и взаимным скольжением слоев атомов серы и молибдена.

Из пластиковых твердых смазочных материалов наиболее известен политетрафторэтилен, называемый также тефлоном. Это весьма инертный материал с коэффициентом трения ок. 0,05. Если очень мелкие частицы тефлона диспергировать в фенольном полимере, а затем пульверизацией нанести на металлическую поверхность и подвергнуть отверждению, то получается прочное тефлоновое покрытие с малым коэффициентом трения, необычайно стойкое к износу и истиранию. Тефлон широко применяется в промышленности, а также как покрытие для кухонной посуды, не допускающее пригорания.

Жидкие смазочные материалы. Масла как смазочные материалы делятся на три группы: 1) нелетучие, или жирные; 2) углеводородные, или минеральные; и 3) синтетические масла. Масла первой группы не могут быть перегнаны (при атмосферном давлении) без разложения. Все они животного или растительного происхождения и, как показывает химический анализ, состоят, как правило, только из углерода, водорода и кислорода. Масла второй группы называются минеральными, так как они получаются из нефти, или углеводородными, поскольку состоят только из углерода и водорода. Синтетические масла - это особые химические соединения.

Жирные масла. Жирные масла при комнатной температуре являются жидкостями. Аналогичные твердые масла называются жирами. Жиры - это глицериды; они могут расщепляться на глицерин и жирные кислоты. Наибольшее практическое значение имеют три жирные кислоты: олеиновая, пальмитиновая и стеариновая. При наличии небольшого количества таких жирных кислот в смазке ее маслянистость существенно повышается.

Некоторые жирные кислоты легко окисляются на воздухе и загустевают или даже затвердевают. Примером могут служить льняное и тунговое масла. Примеры незагущающихся масел - оливковое (растительное) и спермацетовое (животное). Жирные масла входят в смазочные масла лишь в небольших количествах, но широко применяются при изготовлении мыльной основы в производстве консистентных смазок.

Углеводородные масла. Углеводородные масла долго не окисляются на воздухе при обычных температурах. При высоких же температурах, таких, как в двигателях внутреннего сгорания, они могут вследствие окисления и частичного разложения давать нагар и смолистые отложения.

Одним из важнейших свойств минерального масла является вязкость. Следует учитывать, что вязкость сильно зависит от температуры. Относительное изменение вязкости масел в заданных температурных пределах характеризуют условным показателем - индексом вязкости (ИВ).

Углеводородные смазки можно классифицировать: 1) по типу нефти, из которой получено масло, и 2) по способу переработки нефти. Существуют три типа сырой нефти: парафинового, нафтенового (асфальтового) и смешанного основания. При изготовлении смазочных масел из нефти применяются следующие основные процессы: перегонка с нагревом открытым пламенем, паром или вакуумная; использование остаточного масла; фильтрование; депарафинизация; обработка кислотами и щелочами; экстрагирование растворителем; введение химических добавок для улучшения эксплуатационных характеристик. Масла нередко называются по технологиям их производства: масла паровой перегонки, масла вакуумной перегонки, дистиллятное минеральное масло (без присадок), масла селективной очистки, смешанные, с присадками, компаундированные, брайтстоковые (высоковязкие цилиндровые), палевые дистиллятные, веретенные масла и т.д.

Синтетические масла. Наибольшее применение находят два вида синтетических масел: силиконовые (кремнийорганические) и полиэфирные. Первые из них образуют широкий класс кремнийорганических соединений, весьма различающихся по своим свойствам. Все они инертны в химическом отношении, а вязкость их изменяется в широких пределах. Они характеризуются высокими индексами вязкости, низкими температурами потери текучести и способностью выдерживать высокие температуры. Силиконовые смазочные масла хорошо работают в режиме жидкостного трения, но не в условиях высоких контактных давлений и высоких скоростей трения.

Полиэфирные синтетические масла - это полиалкиленгликоли. Как и силиконовые масла, они характеризуются высокими индексами вязкости и низкими температурами потери текучести.

Консистентные смазки. Консистентные смазки представляют собой однородные смеси минерального масла с мылом. Иногда добавляются химические присадки, придающие им те или иные желательные свойства - противоокислительные, антикоррозионные, повышенную стойкость к давлению и т.д.

Если жир или жирную кислоту, нагревая, интенсивно перемешивать со щелочью, то происходит химическая реакция омыления. Например, пальмовое масло плюс каустическая сода при нагревании дают глицерин и натриевое мыло. Для получения мыла при изготовлении консистентных смазок применяют самые разнообразные животные и растительные жиры. Еще шире выбор минеральных масел разных сортов и разной вязкости в качестве второго компонента консистентных смазок.

Поведение консистентной смазки в различных условиях использования зависит от характера ее основы - мыла. Чаще всего применяются консистентные смазки на кальциевой или натриевой основе. Для особых условий выпускаются также консистентные смазки других типов - на алюминиевой, свинцовой и литиевой основах.

Кальциевые консистентные смазки. Консистентные смазки на кальциевой основе, обычно называемые солидолами, широко применяются для смазывания подшипников скольжения, трансмиссионных валов, скользящих поверхностей и слабонагруженных шарикоподшипников, работающих при низких скоростях. Они имеют однородную структуру полутвердого жира. Замечательной особенностью кальциевой консистентной смазки является стойкость по отношению к воде, что делает ее пригодной для смазывания валов водяных насосов и подшипников на "влажной" стороне бумагоделательных машин. Ранее такие смазки считались непригодными для использования при температурах выше 80. С, но в настоящее время имеются высокотемпературные кальциевые консистентные смазки.

Натриевые консистентные смазки. Такие смазки могут иметь разную структуру - от однородной до волокнистой. Температура плавления (термического разложения) некоторых натриевых консистентных смазок превышает 200. С. Эти смазки особенно подходят для тяжелонагруженных колесных подшипников и других контактных пар, в которых они подвергаются интенсивному круговому перемешиванию и воздействию повышенных температур.

материалы, применяемые в электротехнических и радиотехнических устройствах для разделения токоведущих частей, имеющих разные потенциалы, для увеличения ёмкости конденсаторов, а также служащие теплопроводящей средой в электрических машинах, аппаратах и т. п. В качестве Э. м. используют Диэлектрики, которые по сравнению с проводниковыми материалами обладают значительно большим удельным объёмным электрическим сопротивлением ρ_v = 10⁹-10²⁰ ом·см (у проводников 10^-6-10^-4 ом·см). Основные характеристики Э. м.: удельное объёмное и поверхностное сопротивления ρ_v и ρ_s, относительная Диэлектрическая проницаемость ε, температурный коэффициент диэлектрической проницаемости 1/ε·dε/dTград^-1, угол диэлектрических потерь δ, электрическая прочность Е_пр (напряжённость электрического поля, при которой происходит пробой, см. Пробой диэлектриков). При оценке Э. м. учитывают также зависимость этих характеристик от частоты электрического тока и величины напряжения.

Э. м. можно классифицировать по нескольким признакам: агрегатному состоянию, химическому составу, способам получения и т. д. В зависимости от агрегатного состояния различают твёрдые, жидкие и газообразные Э. м. Твёрдые Э. м. составляют наиболее обширную группу и в соответствии с физико-химическими свойствами, структурой, особенностями производства делятся на ряд подгрупп, например слоистые пластики, бумаги и ткани, лакоткани, слюды и материалы на их основе, электрокерамические и др. К этим же материалам условно можно отнести лаки, заливочные и пропиточные составы, которые, хотя и находятся в жидком состоянии, но используются в качестве Э. м. в затвердевшем состоянии. Электрическая прочность твёрдых Э. м. (при 20 °С и частоте электрического тока 50 гц) лежит в пределах от 1 Мв/м (например, для некоторых материалов на основе смол) до 120 Мв/м (например, для полиэтилентерефталата). (О применении и получении твёрдых Э. м. см. в ст. Изоляция электрическая, Изолятор, Лаки, Слюда (См. Слюды), Стеклопластики, Пластические массы, Компаунды полимерные, Смолы синтетические.) Жидкие Э. м. - Электроизоляционные масла, в том числе нефтяные, растительные и синтетические. Отдельные виды жидких Э. м. отличаются друг от друга Вязкостью и имеют различные по величине электрические характеристики. Лучшими электрическими свойствами обладают конденсаторные и кабельные масла. Электрическая прочность жидких Э. м. при 20 °С и частоте 50 гц обычно находится в пределах 12-25 Мв/м, например для трансформаторных масел 15-20 Мв/м (см. также Жидкие диэлектрики). Существуют полужидкие Э. м. - Вазелины. Газообразные Э. м. - воздух, элегаз (гексафторид серы), фреон-21 (дихлорфторметан). Воздух является естественным изолятором (воздушные промежутки в электрических машинах, аппаратах и т. п.), обладает электрической прочностью около 3 Мв/м. Элегаз и фреон-21 имеют электрическую прочность около 7,5 Мв/м, применяются в качестве Э. м. в основном в кабелях и различных электрических аппаратах.

По химическому составу различают органические и неорганические Э. м. Наиболее распространённые Э. м. - неорганические (слюда, керамика и пр.). В качестве Э. м. используют природные (естественные) материалы и искусственные (синтетические) материалы. Искусственные Э. м. можно создавать с заданным набором необходимых электрических и физико-химических свойств, поэтому такие Э. м. наиболее широко применяют в электротехнике и радиотехнике. В соответствии с электрическими свойствами молекул вещества различают полярные (дипольные) и неполярные (нейтральные) Э. м. К полярным Э. м. относятся бакелиты, совол, галовакс, поливинилхлорид, многие кремнийорганические материалы; к неполярным - водород, бензол, четырёххлористый углерод, полистирол, парафин и др. Полярные Э. м. отличаются повышенной диэлектрической проницаемостью и несколько повышенной электрической проводимостью и гигроскопичностью.

Для твёрдых Э. м. большое значение имеют механические свойства: прочность при растяжении и сжатии, при статическом и динамическом изгибе, твёрдость, обрабатываемость, а также тепловые свойства (теплостойкость и нагревостойкость), влагопроницаемость, гигроскопичность, искростойкость и др. Теплостойкость характеризует верхний предел температур, при которых Э. м. способны сохранять свои механические и эксплуатационные свойства. Нагревостойкость Э. м. - способность выдерживать воздействие высоких температур (от 90 до 250 °С) без заметных изменений электрических характеристик материала. В электромашиностроении принято деление Э. м. на 7 классов. Наиболее нагревостойкие Э. м. - неорганические материалы (слюда, фарфор, стекло без связующих или с элементоорганическими связующими). Для хрупких материалов (стекло, фарфор) важна также способность выдерживать перепады температур. Осуществляя электрическое разделение проводников, Э. м. в то же время не должны препятствовать отводу тепла от обмоток, сердечников и других элементов электрических машин и установок. Поэтому важным свойством Э. м. является теплопроводность. Для повышения коэффициента теплопроводности в жидкие Э. м. добавляют минеральные наполнители. Большинство Э. м. в той или иной мере поглощают влагу (гигроскопичны). Для повышения влагонепроницаемости пористые Э. м. пропитывают маслами, синтетическими жидкостями, компаундами. К абсолютно влагостойким можно отнести лишь глазурованный фарфор, стекло и т. п.

Лит.: Электротехнический справочник, 5 изд., т. 1, М., 1974.

А. И. Хоменко.

изоляторы - газообразные, жидкие или твердые материалы, которые не проводят электрический ток.

Газообразные изоляторы. Коронный разряд. Одним из наиболее известных и распространенных изоляторов является воздух при атмосферном давлении и нормальной температуре. Для низких напряжений удельное электрическое сопротивление такого воздуха составляет ок. 1018 Ом?см. Когда напряженность электрического поля поперек однородной воздушной щели достигает 30 кВ/см, проводимость увеличивается, так как начинается фотоионизация воздуха и в конце концов между электродами проскакивает искра. Если геометрия электродов разнородна, как, например, в случае острия и плоскости или провода линии электропередачи над поверхностью земли, вокруг острия или провода при достаточно большой напряженности электрического поля возникает светящаяся область ионизованного воздуха, называемая коронным разрядом. Ток коронного разряда возрастает с увеличением напряжения, и в конце концов возникает искра или дуга в зависимости от мощности источника и сопротивления внешней цепи.

Электрическая прочность. Повышение давления воздуха приводит к увеличению напряжения коронного разряда и напряженности электрического поля, при которой происходит пробой для рассматриваемой системы электродов. Согласно закону Пашена, в однородном электрическом поле напряжение пробоя не изменится, если при уменьшении межэлектродного зазора во столько же раз увеличить давление газа в зазоре. Такие распространенные газы, как азот, кислород и двуокись углерода, по своей изолирующей способности близки к воздуху при атмосферном давлении. Некоторые пары, особенно те, что содержат серу, хлор или фтор, такие, как гексафторид серы (SF6), четыреххлористый углерод (CCl4) и фреон-12 (CCl2F2), имеют втрое большую электрическую прочность, чем воздух при том же давлении. Влияние давления на напряжение пробоя для некоторых материалов показано на рисунке.

Электроизолирующие свойства газов оказываются наихудшими при давлениях от 1 до 0,01 кПа. Прохождение тока через газ при таких давлениях сопровождается ярким свечением (например, в ртутных или неоновых лампах). Это явление называется тлеющим разрядом.

Жидкие диэлектрики. Органические соединения, в частности углеводороды, широко используются в качестве жидких диэлектриков. Для углеводородов характерны низкая диэлектрическая проницаемость (от 2 до 4) и умеренно высокое удельное электрическое сопротивление (ок. 1012 Ом?см). Поскольку углеводороды не содержат кислорода или азота, они являются химически стабильными и поэтому подходят для использования в сильных электрических полях, в которых процессы ионизации усиливают химическую нестабильность. Примерами жидких диэлектриков могут служить циклические углеводороды, такие, как бензол (C6H6), или ациклические соединения типа гексана . Большинство углеводородов встречаются в виде смесей; химический состав и строение входящих в них компонентов точно не известны. К ним относятся, в порядке возрастания вязкости, петролейный эфир, парафиновое масло, трансформаторные масла, парафин и различные воски.

Некоторые галогенопроизводные продукты, такие, как хлороформ (CHCl3) и четыреххлористый углерод (CCl4), являются диэлектриками. К жидким неорганическим диэлектрикам относятся такие сжиженные газы, как двуокись углерода и хлор.

Важным преимуществом жидких диэлектриков является их способность к восстановлению своих свойств после искрового пробоя и способность проводить тепло, что важно для трансформаторов.

Твердые диэлектрики. К типичным твердым электроизоляционным материалам относятся фарфор, стекло, кварц, натуральная и синтетическая резина и пластики. Тонкие слои твердых изоляторов могут иметь очень высокие значения напряжения пробоя и удельного электрического сопротивления, что видно из приводимой ниже таблицы.

Повышение приложенной разности потенциалов к рассматриваемому образцу твердого или жидкого диэлектрика увеличивает ток через него. Это увеличение приводит к отрыву электронов и образованию пространственного положительного заряда вблизи катода. Электрический пробой является результатом искажения электрического поля внутри изолятора. Как твердые, так и жидкие диэлектрики подвержены поляризации, т.е. их диэлектрическая постоянная больше единицы. Поляризация приводит к появлению диэлектрических потерь при приложении переменных электрических полей. Некоторые материалы, такие, как кварц, полиэтилен и некоторые газы, имеют очень низкие диэлектрические потери даже в высокочастотных электрических полях.

Вакуум как изолятор. Когда металлические электроды помещены в газ с давлением меньше 10?2 Па, молекул газа недостаточно для образования заметного тока в межэлектродном зазоре, и в этом случае говорят об изоляции высоким вакуумом. Ионизация молекул остаточного газа при соударении с электронами или положительно заряженными ионами, вылетающими с электродов, при таких давлениях происходит редко. В условиях высокого вакуума при постоянном напряжении ниже 20 кВ на поверхности катода пробой может не наступать при напряженности поля до 5 МВ/см, а на аноде - при напряженности в несколько раз большей. Однако при более высоких напряжениях катодный градиент, при котором наступает пробой, быстро уменьшается. Пробой между металлическими электродами в вакууме происходит из-за обмена заряженными частицами между катодом и анодом. Электрон, вылетающий из катода, ускоряется электрическим полем и ударяет в анод, выбивая положительные ионы и фотоны. Положительные ионы и часть фотонов попадают на катод; ионы ускоряются электрическим полем и вызывают эмиссию вторичных электронов. При некотором критическом значении напряжения и градиента электрического поля для данного материала электродов этот процесс становится неустойчивым, и происходит искровой пробой.

Изоляция высоким вакуумом особенно широко применяется в электронике как для ускорения электронов низкой энергии в обычных электровакуумных приборах, так и для высоковольтных приложений в рентгеновских приборах и ускорителях для ядерных исследований.

Конденсаторы. Диэлектрики находят широкое применение в конденсаторах. Конденсаторы имеют многообразные применения, среди которых накопление электрического заряда, нейтрализация эффектов индуктивности в цепях переменного тока и получение импульсов тока для различных приложений. Емкость конденсатора часто может быть рассчитана исходя из конфигурации системы или измерена путем определения величины заряда на одной из обкладок конденсатора при приложении заданного напряжения между обкладками. Энергия заряженного конденсатора равна 1/2 CE2 и выражается в микроджоулях (мкДж), если С выражено в микрофарадах (мкФ), а Е - в вольтах (В).

Низковольтные конденсаторы. Для слаботочных и низковольтных приложений, таких, как радио- и телефонные сети и низковольтные выпрямители, конденсаторы изготавливаются обычно из слоев алюминиевой или другой металлической фольги, разделенных диэлектриком из одного или нескольких слоев пропарафиненной бумаги. Очень компактный низковольтный конденсатор - т.н. электролитический - изготавливается нанесением (посредством электролитического осаждения) тонкой изолирующей оксидной пленки на поверхность металлической фольги; при этом достигается достаточно высокая емкость на единицу площади поверхности конденсатора. Полученный материал наматывается в виде обмотки компактных размеров.

Высоковольтные конденсаторы. В конденсаторах для высоких напряжений, которые используются в радиопередающих устройствах, в качестве изолятора часто применяется слюда. Конденсаторы для очень высоких напряжений обычно изготавливаются из металлической фольги с большим числом слоев диэлектрической бумаги, помещенных в заполненный маслом контейнер, или из металлических пластин, разделенных газообразным или жидким диэлектриком. В таких конструкциях для высокочастотных конденсаторов, в которых важно иметь низкие диэлектрические потери, в качестве диэлектрика используется и вакуум. См. также ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ
.