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交流阻抗技術的發展與應用

時間：2022-01-06

中試控股技術博士為您解答：交流阻抗技術的基本原理
交流阻抗方法是用小幅度交流信號擾動電解池,并觀察體系在穩態時對擾動的跟隨的情況,同時測量電極的交流阻抗,進而計算電極的電化學參數。由于電極過程可以用電阻R和電容C組成的電化學等效電路來表示,因此交流阻抗技術實質上是研究RC電路在交流電作用下的特點和規律。

中試控股技術博士為您解答：交流阻抗技術的應用
       交流阻抗方法是一種暫態電化學技術,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干擾小的特點,因此在實際科研工作中,交流阻抗技術的應用范圍非常廣泛。
       1.生物科學領域
       電化學交流阻抗譜應用于生物膜研究與傳統方法比較,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,具有特殊的意義。
       2.材料學領域
       傳統電化學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,可以獲得比常規方法更多的動力學信息和界面結構信息。
       3.電化學領域
       交流阻抗技術是隨著電化學理論和測試技術的發展而出現的,因此其重要的應用領域還是電化學領域,主要用于研究電極過程、金屬的腐蝕行為、緩蝕劑等。

       交流阻抗實驗技術應注意的問題
       應用交流電技術時的一些共性問題以及應用交流阻抗技術本身影響試驗的因素需要加以注意。
       (1)激勵信號的頻率交流阻抗測量可以在超過7個數量級的頻率范圍內進行,常用的頻率范圍是1MHz~10mHz。對于腐蝕體系來說,常需要低頻信息,而低頻阻抗的測量通常難度較大。高頻的上限主要受恒電位儀相位移的限制。
       (2)線性考慮到基元反應步驟的速率是指數性依賴于電位的,電化學過程在本質上是非線性的,然而充分發展的交流電理論全是線性理論,這意味著要使用它們就要將激勵信號幅值保持足夠小,以使體系成為非常近似于線性。
       (3)謬誤的響應交流電技術易于因測量回路中的謬誤效應而產生歪曲。在高頻時恒電位儀易發生相位移,接線之間出現雜散電容,接線和電池內部結構產生自感應。設計良好的電池可以在一定程度上減輕這些問題。由于交流阻抗激勵信號較弱,雜散電噪聲或市電電源都會對實驗產生干擾,通常需要將電池和檢測回路屏蔽起來,以減少這種影響。

       交流阻抗技術的發展和應用前景
       隨著電化學研究的深入,要求不斷發展適應金屬電極特點的研究和測試方法,測試儀器也必將進一步發展,以期獲得金屬電極表面上進行的復雜電極過程的信息。因此,交流阻抗測試儀器將會進一步提高微弱信號的檢測能力和抗環境干擾能力。能夠測量金屬電極微局部阻抗信息的技術將會得到發展,這將為電化學領域研究金屬的局部腐蝕機理和特征提供新的研究手段。計算機技術將與電化學交流阻抗技術進一步融合,計算機控制測量儀器和數據處理能力進一步增強,簡化了阻抗測量操作程序,提高了實驗效率。交流阻抗技術的應用領域也將進一步拓寬,不僅是電化學研究的有力工具,而且將為其他諸如生物、環境、電子、材料、土建等領域的研究工作提供新的機遇。