> Техника, страница 48 > Изоляционные материалы
Изоляционные материалы
Изоляционные материалы, материалы при помощи которых осуществляется главная техническая функция изоляторов (смотрите)—направлять по определенному руслу обособленную от окружающей среды энергию. Стремление деконцентрироваться в пространстве с течением времени присуще всякой энергии, кинетической и потенциальной, относится ли она к процессам физическим, химическим или биологическим; соответственно с этим понятие об И. м. должно быть распространяемо на всю область энергетики в самом широком смысле, хотя в отношении отдельных видов энергии, и даже в отдельных частных случаях проявления энергии одного вида, способными противостоять рассеянию соответственной энергии оказываются разные материалы, если они конструктивно оформлены в виде соответствующего данному случаю изолятора. Кроме того, во многих случах способностью изолировать обладает также и пустое пространство (вакуум), причем нередко по изо-! лирующим свойствам вакуум стоит значительно выше наилучших И. м. вещественных.
Выделяя в пространстве некоторую трехмерную область, всякий И. м., входящий в конструкцию изолятора, необходимо ограничен поверхностью- (или сравнительно тонким промежуточным слоем), непосредственно примыкающей к области допустимого распространения данной энергии; в соответствии с двойственностью направления нормали к этой поверхности (эта поверхность должна необходимо принадлежать к классу двусторонних, так как иначе не была бы осуществлена разделяющая функция изолятора), то есть наружу от изолируемой области или внутрь ее, растекание энергии, которому должно быть поставлено препятствие, м. б. различно по смыслу своего направления и, соответственно с этим, различны требования, предъявляемые к применяемым И. м. А именно: от И. м. требуется изолирующая способность—либо униполярная, с направлением того или другого смысла, либо обоюдосторонняя, либо выдерживающая давление энергии только с одной стороны и по самому характеру установки не испытывающая подобного давления с другой стороны и потому с этой стороны не несущая ответственности. Кроме униполярности в данном направлении или, наоборот, отсутствия таковой, И. м. должны быть охарактеризованы в отношении своей изолирующей способности по разным направлениям, причем могут оказаться как изотропными, так и анизотропными. В одних случаях анизотропия представляет техническое требование, без которого не м. б. осуществлен изолятор данной конструкции; в других случаях присущая данному И. м. анизотропия может представлять свойство нежелательное, с которым, однако, необходимо считаться, пользуясь данными И. м. Если задача изолятора положительная и состоит в том, чтобы сберечь внутреннюю энергию, препятствуя ее растеканию во внешнем пространстве, то изолирование может быть осуществлено путем отбрасывания этой внутренней энергии от поверхности раздела обратно во внутреннюю область. Если же задача изолятора отрицательная и состоит в сохранении внутреннего пространства от посторонних потоков внешней энергии, то И. м. может осуществлять ее уже трояким образом: 1) отбрасыванием энергии наружу; 2) поглощением ее, после чего она превращается в друг, виды, уже не вредные для внутренней изолируемой области или непосредственно рассеиваемые наружу;
3) отведением энергии в направлении, тангенциальном к поверхности раздела. Зеркальная оболочка в отношении световых волн, войлок в отношении звука и железная броня в отношении магнитных силовых линий—таковы примеры указанных трех возможностей.
Функция И. м. в изоляторе относится, далее, к энергетич. процессу, протекающему во времени, и потому стоит в зависимости от характера временного протекания этого процесса. В одних случаях изолятор несет свою службу в отношении стационарного или квазистационарного течения энергии и может, или даже должен, утрачивать свою изолирующую функцию в отношении энергетических ударов, когда первая производная от количества энергии по времени за короткий промежуток времени получает весьма большие значения; нередко
29
Т. Э. m. VIII.
требуется, чтобы установка была даже снабжена особыми энергетическ. предохранителями— клапанами, выпускающими наружу избыток энергии, если произошло перенапряжение. В других случаях, наоборот, изоляторы должен быть построены из таких материалов, которые допускали бы свободный энергетич. обмен при стационарном (или квазистационарном) давлении энергии, но стояли бы препятствием при наличии внешнего или внутрен. перенапряжения энергии.
Область И. м. неопределенно обширна, не изучена со стороны общей феноменологии и не осуществлена технически во многих случаях, отвлеченно представляющихся возможными и нужными. Поэтому общая исчерпывающая классификация в этой области преждевременна, нижеследующим яге списком намечаются лишь нек-рые группы И. м., применяемых промышленно. В отношении механических сил к изоляционным материалам должны быть относимы строительные материалы (смотрите) и в особенности материалы, глушащие резкие толчки и удары, механические вибрации, сотрясения почвы. Довольно близки к последним звукоизолирующие материалы (смотрите Строительная акустика), поглощающие внешние звуковые, также ультра- и инфразвуковые волны; совсем иной природы звукоизоляционные материалы для звукопроводов(стер-жней, трубок, рупоров и тому подобное.), направляющих звук при наименьшем возможном поглощении его; для звукоизоляций обоих видов наиболее совершенный материал— вакуум. В отношении термоизоляционных материалов (смотрите) необходимо различать защиту от теплопередачи через теплопроводность, через конвекцию и через лучеиспускание, причем для первых двух случаев наиболее ценен вакуум. Кроме того, следует особо выделить тепловую изоляцию, задерживающую тепловые удары, но пропускающую медленно происходящий тепловой обмен. В отношении световых колебаний, а также смежных с ними инфракрасных и ультрафиолетовых, необходимо иметь в виду как случай б. или м. полной задержки энергии (зеркальная поверхность, вычерненная поверхность), так и избирательную задержку или избирательный пропуск (фильтры). Довольно близко сюда примыкают И. м. в отношении лучей рентгеновских, космических, длинных электромагнитных волн (в частности в отношении переменных магнитных полей), также в отношении катодных и анодных излучений. На особом положении находятся силовые поля—магнитные, электрические, тепловые и т. д. Изоляция от них основана на отведении силового потока уже в тангенциальном направлении; гравитационные поля, однако, не задерживаются и не отводятся в сторону, и в отношении их И. м. не существует. Далее, особую группу составляют И. м., удерживающие или задерживающие химическ. энергию; сюда относятся влаго-и газоизоляционные материалы, материалы, стойкие против химии, воздействий. Группа, объединяющая функцию химии, изоляции с изоляцией тепловой, представляет большое практич. значение—это именно огне стойкие, противопоягарные и пламегаситель-ные материалы. M, наконец, особую группу составляют био изоляционные материалы, ставящие преграду распространению жизни. В связи с современным воззрением на жизнь как главный фактор энергетических превращений на поверхности земли, как планеты — в биосфере, — биоизоляционные материалы, надо полагать, будут признаны в будущем наиболее важными И. м. промышленности. П. Флоренский.