Cтраница 2
Как теоретические, так и экспериментальные исследования очень многих веществ говорят о том, что максимальная ионная проводимость, которая может быть получена в твердофазных материалах, составляет 0 1 - 10 Ом-1 - см-1; эти величины соответствуют такому состоянию, когда большая часть ионов одновременно находится в движении. По мнению ряда авторов, именно к таким материалам следует относить термины суперионные проводники и быстрые ионные проводники. Эта терминология получила широкое распространение, однако, строго говоря, она не совсем правильна. Подвижные ионы не обладают какими-либо супер-свойствами или суперподвиж-ыостью. Высокая проводимость этих веществ связана скорее с большой концентрацией подвижных частиц. [16]
Твердые тела, обладающие высокой ионной проводимостью, называют твердыми электролитами, суперионными проводниками или супериониками. Современная физика твердого тела рассматривает реальный кристалл не как абсолютно упорядоченный, периодический ансамбль частиц, а с учетом того, что он существенно отличается от идеального из-за процессов разупорядочения. По типу носителей различают анионные и ка-тионные твердые электролиты. Анионные твердые электролиты сравнительно просты по составу. [17]
Очевидно, что вместе с изменением структуры электроны освобождаются от поляризационной связи и, как в обычном проводнике, экранируют электрическое поле. Такие фазовые переходы экспериментально наблюдаются в оксидах переходных металлов, низкоразмерных проводниках ( см. § 4.4) и в суперионных проводниках. В отличие от пробоя эти переходы в проводящее состояние обратимы. При этом нарушение устойчивой проводимости в отличие от пробоя также является обратимым. [18]
Их проводимость по порядку величины близка к проводимости расплавов и концентрированных растворов электролитов. Поэтому суперионные проводники называют также твердыми электролитами. [19]
Однако для достижения столь высоких потоков по кислороду, коэффициенты диффузии должны быть порядка 10 3 - 10 - 2 см2 / с при 800 - 1000 С. Эти значения чрезвычайно высоки для твердых тел и более типичны для жидкостей. Для сравнения, традиционные кислородные суперионные проводники на основе оксида циркония имеют коэффициенты диффузии кислорода при данных температурах на два-три порядка ниже. [20]
Представления о переменном составе кристаллических соединений получили прочную основу после того, как в результате применения методов статистической термодинамики была установлена взаимосвязь между дефектами кристаллической решетки и нестехиометрией и была доказана неизбежность появления нестехиометрии в любых ионных кристаллах. Современные представления о когерентном срастании фаз, термодинамически и кристаллохими-чески мало отличающихся друг от друга, например, позволили понять особенности ряда твердофазных материалов со специальными электрическими ( суперионные проводники) и магнитными свойствами ( высококоэрцитивные ферриты), объяснить природу нестехиометрии твердых электролитов со структурой р-глинозема и открыть новые возможности для синтеза подобных соединений. [21]
Переход из низкопроводящего ионного проводника в твердый электролит может быть связан с фазовым превращением, а в других случаях растянут на сотни градусов. Носителями тока в твердых электролитах могут быть как катионы, так и анионы. Твердые электролиты называют суперионными проводниками, суперионниками либо веществами с быстрой ионной проводимостью. [22]