Amorficzne przewodniki jonowe oparte na żelach polikrzemianowych

• Autorzy: Wasiucionek M.
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Niniejsza rozprawa dotyczy przeprowadzonych przez autora badań właściwości fizycznych, głównie przewodności elektrycznej, amorficznych przewodników jonowych opartych na żelach polikrzemianowych. W ramach tych badań otrzymano wiele serii monolitycznych próbek żeli polikrzemianowych. Część otrzymanych żeli była poddawana wymianie w roztworach wygranych soli litowych (liBF 4, LiPF 6, LiI) w typowych rozpuszczalnikach bezwodnych, takich jak np.: węglan propylenu (PC). Inną grupę żeli przewodzących jony litu otrzymano, wprowadzając odpowiednie sole litowe (LiNo3, LiCl, LiBr) na samym początku procesu zol-żel. Właściwości fizyczne otrzymanych zoli i żeli charakteryzowano przy użyciu spektrofotometrii fluorescencyjnej (spektrofluorymetrii) oraz metod termodynamicznych - różnicowej analizy termicznej (DTA) i analizy termograwimetrycznej (TGA). Właściwości elektryczne, przede wszystkim przewodność jonową żelowych przewodnikówjonowych oraz zoli i roztworów używanych do wymian, badano metodą spektroskopii impedancyjnej w szerokim zakresie częstości (20 mHz-10MHz). Badania te przeprowadzono w funkcji temperatury w zakresie od 120 K do około 320 K. Wykonano również analogiczne pomiary w funkcji czasu. Powyższe badania uzupełniono o pomiary fluorymetryczne z użyciem światła spolaryzowanego, które pozwoliły śledzić zmiany dynamiki lokalnych ruchów cząsteczek fazy ciekłej. Przeprowadzone badania pozwoliły stwierdzić, że przewodność elektryczna żelowych przewodników jonowych osiąga wartości nieco niższe od przewodności samej fazy ciekłej wypełniającej pory żelu. Oznacza to, że transport jonów w takich przewodnikach zachodzi przede wszystkim wewnątrz fazy ciekłej. Jest on jednak zmodyfikowany w stosunku do transportu w "swobodnej" fazie ciekłej. Jako przyczyny tej modyfikacji zidentyfikowano: udział objetościowy nieprzewodzącej fazy stałej (szkieletu żelu), znaczny stopień komplikacji sieci porów w żelu i ich fraktalny charakter oraz zmiany dynamiki lokalnych ruchów cząsteczkowych fazy ciekłej wewnątrz porów.

EN

This work concerns author`s studies of physical properties, mainly electrical conductivity, of amorphous ionic conductors based on silicate gels. In these studies many series of monolithic silica cel samples were prepared. A part of them were exchanged in selected solutions of lithium salts (e.g. LiBF4, LiPF6, LiI) in anhydrous solvents (e.g. propylene carbonate -PC). Another groups of lithium conducting gels were prepared , by addition of selected lithium salts (liNO3, LiCI, LiBr) at the beginnibg of the sol-gel process. Physical properties of the prepared sols and gels were characterized by fluorescence spectrophotometry (spectrofluorimetry) and thermodynamic methods - Differential Thermal Analysis (DTA) and Thermogravimmetric Analysis (TGA). Electrical properties, mainly ionic conductivity of ionically conducting gels, but also od sols and solutions used for exchanges, were studied by impedance spectroscopy in a wide range of frequency (20mHz-10MHz). These measurements were carried out in a wide temperature range from 120K to 320K. Some impendance spectroscopy measurements were also done as a function of time. In addition to the above experimental methods, also polarization fluoroscence spectrophotometry technique was used to study changes of local dynamics of pore liquids during gelation. The studies enabled to state that electrical conductivity of the prepared gel ionic conductors is high (even 10-2 S/cm at 20 st. Celsjusza), but always slightly lower than the conductivity of the corresponding pore liquids. This has been interpreted as a demonstration of the fact that conduction in such systems occurs within the liquid phase of the gel ionic conductor, but the ion transport in gel conductors is modified respective to the transoport of the bulk form of its liguid phase. The sources of such modification were identified as: presence of the non-conducting nanoporous solid phase (gel framework), its interaction with the liquid phase causing changes of local dynamics i\of the liquid and complicated system of pores impeding the transport.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Fizyka
• Rocznik: 2002
• Tom: z. 50
• Strony: 3--90
• Opis fizyczny: Bibliogr. 163 poz., wykr., schem.

Twórcy

autor

Wasiucionek M.

• Wydział Fizyki Politechniki Warszawskiej Warszawa Polska