Электропроводность слюды

Электропроводность

Электропроводность характеризуется величиной удельного объемного сопротивления, которое равняется сопротивлению кубика вещества с ребром в 1 см.

Объемная электропроводность слюд при низких температурах обусловлена главным образом движением примесных и слабосвязанных ионов в кристалле.

Поверхностная проводимость является электролитической в водной адсорбционной пленке на поверхности кристалла. Толщина такой пленки на свежей поверхности может достигать 30-50 монослоев молекул воды. Это приводит к росту поверхностной проводимости свежих сколов примерно на два порядка (100 раз) в сравнении с проводимостью «старых» поверхностей.

Носителями тока являются в основном ионы К+ и ОН-. С течением времени (через 1-2 суток пребывания на воздухе и через многие десятки часов на пластинках, сложенных в стопки) толщина этого слоя уменьшается до более-менее стабильной, определяющейся влажностью окружающего воздуха.

Причиной возникновения аномально высокой электропроводности свежих сколов кристаллов слюды является большая адсорбционная активность вновь образованных поверхностей кристалла. Вблизи таких поверхностей существует сильное электрическое поле поверхностных зарядов, образующихся при расщеплении. С течением времени это поле постепенно нейтрализуется вследствие поверхностной электропроводности и прилипания ионов из окружающего пространства.

Повышенную поверхностную электропроводность свежих сколов необходимо учитывать при использовании слюды в качестве электроизоляции, так как в расслоениях кристаллов этот эффект может сохраняться неопределенно длительное время.

Электропроводность вдоль спайности на несколько порядков выше, чем в перпендикулярном направлении. Это объясняется большой свободой движения ионов в межпакетном пространстве кристалла, а также наличием расслоений, параллельных спайности, заполненных адсорбционными слоями и пленками воды. Такая дефектность кристалла является основной причиной ухудшения электрических свойств флогопитов в сравнении с мусковитами.

Электропроводность отдельных кристаллов, даже одной жилы, по этой причине может сильно изменяться, что свидетельствует о значительной дефектности, которая существует в объеме кристалла.

Порядок величины электропроводности слюд представлен в таблице.

Порядок величины электропроводности слюд

(по данным лаборатории ИГУ)

Вид слюды

Удельное объемное сопротивление перпендикулярно спайности, Ом см

Удельное поверхностное сопротивление,

ом при влажности 50%

Удельное объемное сопротивление параллельно спайности, Ом см

Мусковит

1012-1016

1010-1012

1010

Флогопит твердый

1011-1014

1010-1011

109

Флогопит мягкий

109-1012

109-1010

107

 

ИНТЕРЕСНЫЕ ФАКТЫ О СЛЮДЕ

Если в бетон добавить слюду, это резко повысит его прочность, при этом снизится тепло­- и звукопроводность.
Слюда мусковит обладает высокой химической стойкостью. Соляная кислота его не разлагает при нагревании до 300 градусов Цельсия. Он также не восприимчив к щелочам.
Слово «слюда» («слуда») ­ исконно русское. Смысл выражения «слудиться» издревле означал ­«слоиться». Впервые слово «слуда» упоминается в «Остромировом евангелии» (1057 г.)
Слюда, обладая высокими диэлектрическими свойствами, значительной термостойкостью, способностью расщепляться на тончайшие листы, является непревзойденным электроизоляционным материалом, широко применяемым в радиотехнике.
Ни древние греки, ни римляне не были знакомы со слюдой. В ученых трактатах Западной Европы стали называть слюду «Витрум Московитикум», т. е. стекло Московии. Позднее название упростилось, стало короче ­ «московит» и, наконец, в минералогии укрепилось как «мусковит»
В соответствии со спектральной классификацией астероидов выделяют довольно редкий тип углеродных астероидов класса G. Считается, что эти астероиды в основном сложены из низкотемпературных гидратированных силикатов, таких как слюда и глина с примесью углерода или органических соединений.
Во времена Петра I существовал большой спрос на слюду («московское стекло») со стороны Западной Европы и Америки, используемую для иллюминаторов боевых кораблей, который удовлетворялся, в основном, за счет Мамской слюды.
В середине XVII века цена листовой слюды варьировалась от 20 до 50 копеек за лист. Для сравнения, иностранные купцы того времени платили за 1000 белок 16 рублей, за пуд черной икры — 1 рубль.
Слюда является одним из наиболее распространенных минералов земной коры. В обычных горных породах она встречается в виде мельчайших чешуек. Промышленные же месторождения, где кристаллы достигают крупных размеров, чрезвычайно редки.
Мусковит — стратегическое сырье, применяется в 22 направлениях, «от косметики до космоса». 
Название разновидности слюды «вермикулит» произошло от латинского слова «червячок», т. к. при нагревании он образует длинные червеобразные столбики и жгуты.
Химический состав состав слюды доходит до 40 элементов. При этом резкие колебания в химическом составе наблюдаются даже в слюдах одного месторождения и, нередко, одного кристалла.
Термостойкость мусковита, т. е. температура, при которой он сохраняет свои свойства, достигает 700 градусов Цельсия. Для сравнения, температура плавления алюминия составляет 660 градусов, свинца — 327, серебра — 962.
В России начала XXI века сложилась парадоксальная ситуация: держава, обладающая огромными ресурсами слюды, вынуждена покупать ее за границей, т. к. собственная добыча практически не ведется. История циклична: абсолютно идентичная ситуация наблюдалась в начале прошлого столетия.
Слюда мусковит прозрачна, имеет стеклянный блеск. Флогопит, как правило, темная слюда, просвечивающая лишь в тонких листах.
В XVIII веке на ежегодных Иркутских ярмарках слюда занимала важное место наравне с традиционными сибирскими товарами — пушниной, кожей, серебром. Здесь она закупалась российскими купцами и вывозилась в Москву.
В древнем индейском городе Теотиуакан в Мексике обнаружено странное сооружение, названное «Слюдяной храм». Подобных сооружений не обнаружено больше нигде в мире. Его уникальность заключается в том, что строение сверху прикрывает двойной слой слюды­ мусковита, назначение которого до сих пор неизвестно.
Выход готовых изделий из листовой слюды от добытого сырья составляет в среднем 8,25%. Это обуславливает достаточно высокую цену на изделия и их дефицит.
Впервые синтетическая слюда, фторфлогопит, была получена российским ученым К.Д. Хрущевым в 1887 году. Искусственная слюда почти прозрачна и по ряду характеристик превосходит природную.
Пластины слюды широко используются и как материал для дизайна. Так, слюда используется для каминных экранов, создавая декоративный эффект и одновременно защищая от воздействия высоких температур.
За точку отсчета слюдяного промысла в Мамско­-Чуйском районе принято считать август 1689 года, когда Якутский воевода Зиновьев выдал казаку Афанасию Пущину  «Наказную память», которой он обязывался «...сыскать и промыслить по Витиму реке слюды...»
Слюда относится к электроизоляционным материалам высшего класса нагревостойкости: при нагреве до нескольких сот градусов она сохраняет свои электрические свойства.
Вторая половина XVIII ознаменовалась успехами в производстве стекла, снижением его цены. Это привело к падения спроса на слюду, сокращению ее добычи. Однако, иллюминаторы боевых кораблей продолжали делать из слюды, т. к. стеклянные не выдерживали залпов орудий.
Один из крупнейших в истории кристаллов мусковита был найден в Канаде. Его размер составил 1,95х2,85х0,6 м и весил он около 7 тонн.
В годы Великой Отечественной войны потребность в высококачественной слюде, используемой в оборонной промышленности, резко увеличилась. Слюда была в остром дефиците: Карельские месторождения были захвачены врагом, Бирюсинское истощилось. Вся добыча мусковита велась только на Мамско­-Чуйском месторождении.