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电化学阻抗光谱

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电化学 阻抗光谱 是一种强大的技术使用 描述材料 基于他们如何阻碍 电流 在微生物学等不同应用中 和耐腐蚀性。 样品的电导率 是基于化妆 所有组件 样品。 因此,EIS 也可以使用 以检测 数量或结构 每个组件。 EIS 通过应用 小正弦电负载 跨连接到样品的电极 在宽频率范围内。 根据测量的响应, 阻抗的计算方式为 每个频率。 计算机软件是那么 用于绘制结果 并构建等效电路模型 是代表性的 观测到的数据。 使用 EIS 的典型目标 是分解样品的 总阻抗 成捐款从 机制,如阻力, 电容或感应。 本视频将说明 原则和程序 参与 EIS 以确定 材料的阻抗。 它还将演示如何创建 样品的等效电路模型。

电阻是 电路元件的能力 抵抗电流。 欧姆定律定义了阻力 电压除以电流。 但是,在处理交流电流时, 电阻抗更准确 和一般衡量的能力 抵抗电流。 这是因为 除了 材料的电阻, 它占 机制的贡献, 如电容和感应。 如果应用的 AC 信号是正弦信号 反应是线性的 电流 也将是正弦, 但转移在阶段。 要说明 频率和相移 我们可以建立阻抗方程 用于电路的部件 使用欧拉的关系 和复数。 这些模型用于解释数据 显示阻抗 与电阻器的频率无关, 与 电容器的频率, 和直接相关 电感器的频率。 在 EIS 测试期间,仪器应用 到样品的交替场电压 并测量当前响应。 真实和想象 阻抗元件 计算方式 确定相移 和振幅的变化 在不同的频率。 生成奈奎斯特图 通过绘制虚数 Y 轴上的零部件 和 X 轴上的实际分量。 最简单的奈奎斯特之一 绘图是半圆。 然后使用绘图 建立电路模型 最能代表 样品的阻抗。 在建模期间,物理过程 对应于电路元件。 例如,电气双层 对应于电容器。 此图的等效电路模型 由串联电阻器表示 与电阻器和电容器并联。 这是一个常见的起点 解释奈奎斯特情节。 该软件将呈现您 与等效电路型号 基于你的奈奎斯特阴谋 供您选择。 如果这些模型不适合您的数据 您可以手动建模 电路以容纳数据, 一个复杂的任务。 在下一节中, 我们将向您展示如何 测试控制样本 和带有EIS的实验样本 然后建立一个等效的电路 以表示观测到的阻抗数据。

收集 EIS 仪器和测试模块。 将测试模块挂上 到EIS仪器 通过两个电极进行建模 一个简单的已知电路。 打开计算机上的 ZPlot 软件 设置测试模块的参数。 将直流电位设置为零, 交流振幅至10毫伏, 和下拉箭头 与开路。 将初始频率设置为 1 乘以10,以6赫兹, 最终频率达到100赫兹 和间隔到 10。 选择每十年的对数和步数。 测量,然后扫描,以 开始新的录音, 并开始收集数据。 将测量值与预期值进行比较 位于测试模块的前面。 如果值不匹配, 检查线路和设备, 并重新测试。 获取贝塔氧化铝样品 并放入程序集中。 在烟罩里工作 将组件插入管炉 并连接电极。 打开 ZPlot 软件 保留相同的参数 用于测试模块 和按量,然后扫。 打开 ZView 软件 查看结果 就像您在测试模块中所做的那样。 保存绘图。 选择两个点以适合半圆。 然后按即时拟合按钮 选择最好的 等效电路模型。 为了简化, 我们进行了这个实验 室温下。 EIS 测试通常由 不同的振幅或电压 以及温度。

现在,让我们来看看我们的结果。 EIS 的结果是 在奈奎斯特情节中呈现 显示真正的阻抗 与复杂阻抗 在每个频率测试。 电路的多种选项 提供数据建模, 最好选择最简单的模型 仍然能准确反映数据。 接下来,选择等效电路, 并使用结果数据, 让我们来计算 样品的电导率。 数据也可以拟合到直线上 使用电导率方程。 使用找到的值 通过这个样品的重复测试, 电导率为 1.67 毫西门子每厘米 计算, 与 报告的电导率值 约4.1 毫西门子每厘米。 这表示 我们选择的模型是一个很好的, 虽然不是完美的配合。

现在,你欣赏的方法 测量和建模阻抗 使用电化学 阻抗光谱, 让我们来看看一些 此工具的应用程序。 EIS 可用于查看 样品中的微生物。 当细菌在样品上生长时 它可以改变电气 样品的电导率。 因此,EIS 可以 用于测量阻抗 以确定人口增长。 此技术是已知的 作为阻抗微生物学。 EIS 还用于 油漆和腐蚀 预防行业。 显示 电阻 功率小于 10 六欧姆每厘米平方 可能无法防止 电气化学工艺 攻击面每天。 EIS 测试预测 耐腐蚀特性 要使用的材料 在恶劣的环境中, 节省数十亿美元 每年进行维修 仅在美国。

你刚刚看了乔维的介绍 电化学阻抗光谱。 您现在应该了解 如何测试和建模 阻抗特性 材料。 谢谢你的收看。

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