۲۹ اسفند ، ۱۳۹۷
بررسی خواص الکتروشیمیایی مواد در مقیاس نانو با استفاده از میکروسکوپ حرارتی - یونی روبشی
تعداد بازدید : ۱۵۷۰
باتری ها و پیل های سوختی از واکنش های شیمیایی برق تولید می کنند. میزان قدرت باتری، سرعت شارژ و چگونگی کاهش سرعت آن را سرعت انجام این واکنش ها تعیین می کند. در نزدیکی سطح و در مرز بین مواد، تغییرات بزرگی در خواص می تواند رخ دهد، این تغییرات سرعت این واکنش ها را تحت تأثیر قرار می دهد که درک آنها پیچیده و مشکل است.

تحقیقات در سال های گذشته نشان داده است که تغییرات موضعی در خواص مواد می تواند بر عملکرد باتری ها و دیگر سیستم های الکتروشیمیایی تأثیر بگذارد. غلظت گونه های یونی و الکترونی بیشتر به خواص مهم الکتروشیمیایی مواد مانند واکنش های سطحی، انتقال بار بین فصل مشترک و نفوذ در سطح یا توده وابسته است. با اندازه گیری این خواص به طور موضعی در مقیاس نانو درک بسیار خوبی از چگونگی عملکرد سیستم های الکتروشیمیایی ایجاد می شود و بدین ترتیب می توان مواد جدید با عملکرد بسیار بالاتر ایجاد کرد و طول عمر باتری را بالا برد.

 

میکروسکوپ حرارتی - یونی روبشی برای بررسی فعالیت های الکتروشیمیایی موضعی در مقیاس نانو توسعه یافته است. سازوکار عملکرد این روش میکروسکوپی براساس تصویربرداری از کرنش وگارد ناشی از تنش حرارتی اعمال شده و نوسانات دمایی است. کرنش وگارد به طور خطی با ثابت شبکه مواد ارتباط دارد و می تواند به عنوان مقیاسی از غلظت گونه های یونی مورد استفاده قرار گیرد. تجزیه و تحلیل نظری و اعتبارسنجی تجربی، نشان داده است که مؤلفه های هارمونیک دوم و چهارم سیگنال انحراف میکروسکوپ نیروی اتمی حاوی اطلاعات با ارزشی از غلظت گونه ها است. پاسخ هارمونیک دوم که ناشی از ارتعاش تیرک است، در تمام جامدات وجود دارد و به طور عمده با اطلاعات انبساط حرارتی موضعی ارتباط دارد، در حالی که هارمونیک چهارم ناشی از انتقال موضعی گونه های سیار است که تنها در سیستم های یونی مطرح است.

 

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نظر شما
security code