Стойкость материалов к различным воздействиям

Стойкость материалов к различным воздействиям

Весьма важной является способность материала сохранять свои функциональные свойства при воздействии разных факторов внешней среды.

Среди тепловых свойств материалов отметим теплопроводность, теплоемкость, нагревостойкость, холодостойкость, термостабильность, стойкость к термоударам [1-3]. Как правило, материалы, имеющие высокую теплопроводность и прочность (металлы), обладают и высокой стойкостью к термоударам. Среди неметаллов этими свойствами обладают кварцевое стекло, стекло марки “Сиал” и бериллиевая керамика – брокерит, имеющая очень высокую теплопроводность [1].

Влажностные свойства материалов характеризуются гигроскопичностью, т.е. способностью сорбировать влагу из окружающей среды, и влагопроницаемостью, т.е. способностью пропускать влагу. Гидрофильность – это способность материала смачиваться водой. Гидрофобность – неспособность материала смачиваться водой. Гидрофобные материалы (многие металлы, некоторые полимеры) называют также водоотталкивающими.

Растворимость материалов оценивается их стойкостью к действию различных жидкостей, с которыми эти материалы соприкасаются. Растворимость определяется количеством материала, переходящим в раствор за единицу времени с единицы поверхности материала, или по концентрации насыщенного раствора [2].

Светостойкость проявляется в отсутствии изменения функциональных свойств материала под действием световых и особенно ультрафиолетовых лучей, которые вызывают различные химические реакции и старение ряда органических материалов (резина, капрон). Под действием светового облучения некоторые материалы теряют механическую прочность и эластичность, в результате чего в них появляются трещины [2].

Радиационная стойкость характеризует способность материала функционировать, не теряя основных свойств, в условиях облучения или после радиационного воздействия. Жесткое электромагнитное излучение (рентгеновское и гамма), электроны высоких энергий, тяжелые заряженные частицы (протоны, альфа-частицы) и нейтроны поглощаются веществом, создавая различного рода радиационные дефекты, приводящие к изменению свойств материалов. Часто радиационную стойкость выражают общим числом радиоактивных частиц, попадающих на единицу площади вещества и вызывающих заметное ухудшение его основных характеристик, например нейтрон/м².

Полупроводниковые материалы и приборы заметно повреждаются реакторным излучением дозой в 10¹⁸ нейтрон/м². Многие диэлектрики обладают значительно большей радиационной стойкостью, выдерживая дозы до 10²² нейтрон/м².

В ряде случаев радиационное воздействие на материалы вызывает полезные изменения структуры, придает им новые свойства (радиационная сшивка полимеров, ионное легирование полупроводников и др.).