快離子導(dǎo)體

1.研究更高的離子電導(dǎo)率的快離子導(dǎo)體特別是室溫高電導(dǎo)率的快離子導(dǎo)體，其中研究納米快離子導(dǎo)體是一個新的途徑，目標是使室溫電導(dǎo)率達到10²~10³S/cm。

2.研究新型的高分子離子導(dǎo)體，當下的高分子一鹽類的電導(dǎo)率很難超過10^-4S/cm（25℃），要設(shè)計具有隧道結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)或高結(jié)晶度的高分子，并選擇電荷分散型的陰離子（如帶芳香環(huán)）以便獲得寬而淺的勢阱，使其的導(dǎo)電機制類似于無機離子導(dǎo)體。

3.研究高分子單離子導(dǎo)體，這是指僅有單一陽（或陰）離子迅速傳導(dǎo)而無對離子遷移的高分子離子導(dǎo)體。我國研制的高分子鋰離子導(dǎo)體的電導(dǎo)率已達到10^-6S/cm，這對于不要陰離子遷移的鋰電池，是一個重要的材料。 2100433B

導(dǎo)體依靠導(dǎo)體中離子的定向運動（也稱定向遷移）而導(dǎo)電，電流通過導(dǎo)體時，導(dǎo)體本身發(fā)生化學(xué)變化，導(dǎo)電能力隨溫度升高而增大。顧名思義，這類導(dǎo)體稱為離子導(dǎo)體（或稱為第二類導(dǎo)體）。電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等屬于此類。

電子導(dǎo)體能夠獨立地完成導(dǎo)電任務(wù)，而離子導(dǎo)體則不能。要想讓離子導(dǎo)體導(dǎo)電，必須有電子導(dǎo)體與之相連接。因此，在使離子導(dǎo)體導(dǎo)電時，不可避免地會出現(xiàn)兩類導(dǎo)體相串聯(lián)的界面。即為了使電流能通過這類導(dǎo)體，往往將電子導(dǎo)體作為電極浸入離子導(dǎo)體中。當電流通過這類導(dǎo)體時，在電極與溶液的界面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，與此同時，在電解質(zhì)溶液中正、負離子分別向兩極移動。

離子導(dǎo)體理論詮釋

在離子導(dǎo)體中，離子參與導(dǎo)電與固體中的點缺陷密切相關(guān)。純凈固體中的點缺陷是本征缺陷，有弗侖克爾缺陷和肖特基缺陷兩類（見點缺陷），前者是空位和填隙原子，后者為單純的空位。它們的濃度決定于固體的平衡溫度以及缺陷的生成能。含有雜質(zhì)的固體還多出非本征點缺陷，如KCl晶體含有少量CaCl₂時，Ca² 是二價離子，為了保持固體電中性，必須存在一個正離子空位（它帶一個負電荷），這種空位便是非本征點缺陷。

在外加電場作用下，離子固體中本征的和非本征的點缺陷都會對離子電導(dǎo)作貢獻。離子電導(dǎo)率σ與溫度T的關(guān)系，遵從阿倫尼烏斯定律：

式中σ₀為常數(shù)，E_a為電導(dǎo)微活能，k為玻耳茲曼常數(shù)。

固體中可動離子是陽離子的稱為陽離子導(dǎo)體，若是陰離子的則稱為陰離子導(dǎo)體。

離子導(dǎo)體概念說明

多數(shù)離子導(dǎo)體中可運動的離子是很少的，因而離子電導(dǎo)率都不高。例如，食鹽（NaCl），室溫下離子電導(dǎo)率僅有10^－15Ω^－1·cm^－1。

固體中除了本征缺陷外，還有由于異價雜質(zhì)的存在而產(chǎn)生的非本征缺陷。例如，在氟化鈣（CaF₂）中，如果有三價金屬雜質(zhì)離子存在，就必定會形成相等數(shù)量的間隙氟離子，以實現(xiàn)電中性。這些本征的和非本征的點陣缺陷在外電場作用下都會進行長程運動，從而對離子電導(dǎo)率作出貢獻。

快離子導(dǎo)體也是一種離子導(dǎo)體，但具有不同于一般離子導(dǎo)體的特征。

離子導(dǎo)體主要有以下幾方面的應(yīng)用：

離子導(dǎo)體固態(tài)離子選擇電極

氧離子選擇電極（氧敏傳感器）可用作測量金屬熔體中的含氧量、氣體中的含氧量以及檢測與氧有關(guān)的其他物質(zhì)的濕度、真空度等。鈉離子選擇電極可測定合金中的鈉含量。銀離子選擇電極可測定AgNO₃中的銀離子濃度。鹵素離子選擇電極可測氯、溴、碘的濃度。

離子導(dǎo)體固體電化學(xué)器件

可作庫侖計測量電量，還可用作微電路的積分元件、定時器、電開關(guān)等?？勺隹勺冸娮杵?、電化學(xué)開關(guān)、電積分器、雙電層電容器等。

此外，利用Na 、Li 離子導(dǎo)體內(nèi)某些離子的氧化一還原著色效應(yīng)可制作對比度大、大面積顯示和記憶的電色顯示器。還可作電池隔膜材料。

離子導(dǎo)體全固體電池和電色顯示器的電解質(zhì)

可用作高比能全固態(tài)蓄電池的電解質(zhì)，光電化學(xué)電池的電解質(zhì)和全固體電色顯示器的電解質(zhì)。