Elektret

Erweiterte Suche

Der oder das Elektret ist ein elektrisch isolierendes Material, das quasi-permanent gespeicherte elektrische Ladungen oder quasi-permanent ausgerichtete elektrische Dipole enthält und somit ein quasi-permanentes elektrisches Feld in seiner Umgebung oder in seinem Inneren erzeugt. Der Name ist in Anlehnung an das Wort Magnet entstanden und stammt von dem englischen Physiker Oliver Heaviside, der die Existenz von Elektreten 1885 theoretisch vorhersagte. Der Name soll zeigen, dass der Elektret als elektrostatisches Analogon zum Permanentmagneten aufgefasst werden kann.

Bereits im 18. Jahrhundert gab es Untersuchungen zur elektrischen Aufladung und zur Ausrichtung von Dipolen in isolierenden Materialien. Eine einfache Apparatur zur Untersuchung und zur Nutzung der damit verbundenen elektrischen Effekte war der Elektrophor, der zuerst von Wilke, dann unabhängig von Alessandro Volta und schließlich auch von Georg Christoph Lichtenberg (1778) beschrieben wurde.

Die moderne Untersuchung und Anwendung von Elektreten begann damit, dass Elektrete um 1920 in Japan auf der Basis von Dielektrika hergestellt wurden. Dabei wurde ein Gemisch aus Wachs und Carnaubawachs geschmolzen und bei der anschließenden Abkühlung einem äußeren elektrischen Feld ausgesetzt, durch das in der Mischung enthaltene Moleküle mit einem elektrischen Dipolmoment ausgerichtet und gleichzeitig im Material vorhandene Ladungen getrennt werden (sogenannter Thermoelektret). Nach der Erstarrung der erkaltenden Mischung ist die Beweglichkeit der Moleküle stark eingeschränkt, die Ausrichtung der Dipole bleibt praktisch erhalten. Solche Elektrete sind allerdings nur stabil, wenn sie durch eine metallische Schutzschicht versiegelt sind.

Heute werden Elektrete meist aus Polymeren (u.a. Polytetrafluorethylen, Polytetrafluorethylenpropylen, Polypropylen, Polyethylenterephthalat, Polyvinylidenfluorid und einige seiner Copolymere) hergestellt, teilweise aber auch aus anorganischen Dielektrika wie Siliciumdioxid oder Siliciumnitrid.

Technisch werden Elektrete in teilweise sehr großen Stückzahlen eingesetzt als Membranen in Schallwandlern (Elektret-Mikrofon oder Kopfhörer), als elektrisch und mechanisch wirksame Fasern in der Filtertechnik (Luftfilter), als Quelle eines quasi-permanenten elektrischen Feldes in Strahlungs-Dosimetern, als Ultraschallwandlerschichten in der Medizintechnik, als Infrarot-Bewegungsmelder und in vielen weiteren Anwendungen.

Wegen des schlechten Rufes des früher unstabilen Elektrets wird bei Mikrofonen gerne verborgen, dass es sich um Elektret-Mikrofone handelt. In den Datenblättern steht dann stattdessen die Angabe „pre-polarized“.

Literatur

  • Richard P. Feynman, Robert B. Leighton, Matthew Sands: Vorlesungen über Physik. 3. Auflage, Oldenbourg Verlag, München Wien, 2001, ISBN 3-486-25589-4

Die cosmos-indirekt.de:News der letzten Tage

22.06.2022
Teilchenphysik
Lange gesuchtes Teilchen aus vier Neutronen entdeckt
Ein internationales Forschungsteam hat nach 60 Jahren vergeblicher Suche erstmals einen neutralen Kern entdeckt – das Tetra-Neutron.
22.06.2022
Festkörperphysik
Dunklen Halbleiter zum Leuchten gebracht
Ob Festkörper etwa als Leuchtdioden Licht aussenden können oder nicht, hängt von den Energieniveaus der Elektronen im Kristallgitter ab.
15.06.2022
Exoplaneten
Zwei neue Super-Erden in der Nachbarschaft
Unsere Sonne zählt im Umkreis von zehn Parsec (33 Lichtjahre) über 400 Sterne und eine stetig wachsende Zahl an Exoplaneten zu ihren direkten Nachbarn.
15.06.2022
Quantenphysik
Quantenelektrodynamik 100-fach genauerer getestet
Mit einer neu entwickelten Technik haben Wissenschaftler den sehr geringen Unterschied der magnetischen Eigenschaften zweier Isotope von hochgeladenem Neon in einer Ionenfalle mit bisher unzugänglicher Genauigkeit gemessen.
13.06.2022
Quantenphysik
Photonenzwillinge ungleicher Herkunft
Identische Lichtteilchen (Photonen) sind wichtig für viele Technologien, die auf der Quantenphysik beruhen.
10.06.2022
Kometen und Asteroiden | Sonnensysteme
Blick in die Kinderstube unseres Sonnensystems
Asteroiden sind Überbleibsel aus der Kinderstube unseres Sonnensystems und mit rund 4,6 Milliarden Jahren ungefähr so alt wie das Sonnensystem selbst.
07.06.2022
Galaxien | Sterne
Das Ende der kosmischen Dämmerung
Eine Gruppe von Astronomen hat das Ende der Epoche der Reionisation auf etwa 1,1 Milliarden Jahre nach dem Urknall genau bestimmt.