交流阻抗法電化學(xué)測試技術(shù)有哪些應(yīng)用？

常用的電化學(xué)測試有電流分析法(也稱為計時安培法)、差分脈沖安培法(DPA)、差分脈沖伏安法(DPV)、循環(huán)伏安法(CV)、線性掃描伏安法(LSV)、電化學(xué)阻抗譜(EIS)、常規(guī)脈沖伏安法(NPV)、方波伏安法(SWV)等。

其中，交流阻抗方法是一種暫態(tài)電化學(xué)技術(shù),屬于交流信號測量的范疇,具有測量速度快,對研究對象表面狀態(tài)干擾小的特點,因此在實際科研工作中,交流阻抗技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛。

  
1.生物科學(xué)領(lǐng)域

電化學(xué)交流阻抗譜應(yīng)用于生物膜研究與傳統(tǒng)方法比較,小幅的交流電激勵信號能使體系更接近和保持其生命的原始狀態(tài),具有特殊的意義。交流阻抗譜應(yīng)用在蟾蜍膀胱膜通透性研究中發(fā)現(xiàn),上皮細(xì)胞膜的通透性變化可以在交流阻抗譜的復(fù)平面圖上直觀地顯示出來,頂膜和底側(cè)膜的性狀表現(xiàn)為兩個連續(xù)的容抗半圓,頂膜和底側(cè)膜阻抗很容易地分開。進(jìn)而以此為基礎(chǔ)探討了制菌霉素對頂膜的作用機(jī)理。

2.物理學(xué)領(lǐng)域

將交流阻抗法應(yīng)用于雙電層電容器電解液的研究,在測得阻抗頻譜曲線的基礎(chǔ)上,對其進(jìn)行等效電路解析,再結(jié)合電解液性質(zhì)對雙電層的結(jié)構(gòu)、界面狀態(tài)等進(jìn)行分析,從而對電解液的優(yōu)劣從物理本質(zhì)上進(jìn)行分析與理解。交流阻抗技術(shù)用于研究導(dǎo)電聚合物的導(dǎo)電性是很成功的。P.Passiniemi 和K. Vakiparta用此技術(shù)研究了聚苯胺共混物的導(dǎo)電特性,發(fā)現(xiàn)在非導(dǎo)電體聚合物基體上澆注PANI 鹽與熔入PANI 鹽相比具有非常高的電容,這是因為具有很高導(dǎo)電性能和電容的導(dǎo)電纖維和顆粒的分布水平引起的。

3 材料學(xué)領(lǐng)域

傳統(tǒng)電化學(xué)方法只能研究金屬表面膜的性能,而對其成膜過程的研究卻受到限制。交流阻抗方法因以測得很寬范圍的阻抗譜來研究電極體系,可以獲得比常規(guī)方法更多的動力學(xué)信息和界面結(jié)構(gòu)信息。交流阻抗方法應(yīng)用于對鋁合金表面稀土轉(zhuǎn)化膜進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)了鈰膜的成膜機(jī)理及其優(yōu)良的耐蝕性能。在膠凝材料方面,研究孔結(jié)構(gòu)常用的方法有壓汞法、氦統(tǒng)計法和氮吸附法等。由于檢測儀器的局限性,在應(yīng)用上述方法時,被測試樣的體積均要求很小。這對于混凝土類多組分復(fù)合的非均質(zhì)材料,采用局部微小體積進(jìn)行分析,顯然所獲結(jié)果是有局限性的。近年來交流阻抗譜技術(shù)在混凝土材料方面的研究方興未艾,研究結(jié)果表明,交流阻抗譜與混凝土的孔結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系,而且交流阻抗譜的電學(xué)參數(shù)可反映出材料組成對孔結(jié)構(gòu)的影響。尤其是用于交流阻抗譜分析的試樣體積可以是膠砂試件或混凝土抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)試件,克服了其它檢測方法試樣體積小的局限性。交流阻抗譜檢測過程時間短而且是非破損檢測,可在同一試件上進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)分析和力學(xué)破壞試驗,因此,利用交流阻抗譜方法分析孔結(jié)構(gòu)并建立材料孔結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能的關(guān)系更為直接可靠。史美倫等在膠凝材料力學(xué)性能與孔結(jié)構(gòu)的關(guān)系的基礎(chǔ)上,從交流阻抗譜表征孔結(jié)構(gòu)的兩個電學(xué)參數(shù)出發(fā),建立了力學(xué)性能與交流阻抗譜之間的關(guān)系,并進(jìn)一步研究了膠凝材料品種、組成與交流阻抗譜和力學(xué)性能之間的關(guān)系,指出了各種不同因素對力學(xué)性能的不同影響。

4 電化學(xué)領(lǐng)域

交流阻抗技術(shù)是隨著電化學(xué)理論和測試技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的,因此其重要的應(yīng)用領(lǐng)域還是電化學(xué)領(lǐng)域,主要用于研究電極過程、金屬的腐蝕行為、緩蝕劑等。