Jednosmerná vodivosť zmesí illitu a zeolitu

06. apr. 2019 • Chemické vedy

Jednosmerná vodivosť zmesí illitu a zeolitu

Keramický materiál alebo keramika je anorganický tuhý materiál, vyrobený vysokoteplotnými chemickými reakciami z kremičitanov, hlinitokremičitanov, oxidov, nitridov, karbidov a boridov. Z chemického hľadiska je ich hlavnou vlastnosťou nereaktivita, z fyzikálneho hľadiska sú to tvrdosť, krehkosť a tepelná stabilita. Ich elektrická vodivosť je tiež veľmi nízka, preto sa keramické materiály používajú aj na výrobu elektrických izolátorov. Uvádza to vo svojej práci Jednosmerná vodivosť zmesí illitu a zeolitu (DC conductivity of illite and zeolite mixtures) Marek Mánik a jeho školiteľ Ján Ondruška z Katedry fyziky Fakulty prírodných vied UKF v Nitre.

Práca sa venuje skúmaniu jednosmernej elektrickej vodivosti keramických zmesí illitu a zeolitu. „Napriek tomu, že keramické materiály sú všeobecne považované za dobré izolátory, majú nenulovú konduktivitu. Tento parameter je možné merať nepriamo, pomocou merania elektrického prúdu prechádzajúceho vzorkou pri konštantnom napätí. Následne je možné určiť aktivačné energie skúmaného materiálu pre určité teplotné intervaly. Pomocou merania konduktivity počas výpalu keramických vzoriek je tiež možné sledovať procesy prebiehajúce v danej vzorke,“ uvádza autor.

V tejto práci boli pozorované zmesi illitu a zeolitu v teplotnom intervale od 120 °C do 600 °C. Pomocou diferenčnej termickej analýzy boli určené procesy a teploty, pri ktorých prebiehajú. Následne bol meraný elektrický prúd pri konštantnom napätí, z toho vypočítaná konduktivita a aktivačné energie. Tieto údaje boli ďalej použité na určenie dominantných nosičov náboja.

Autor v závere uvádza, že pomocou DTA kriviek bolo ukázané, aké reakcie a pri akých teplotách prebiehajú. „Z meraného prúdu a ďalších konštantných parametrov bola vypočítaná konduktivita pre všetky sledované vzorky. Počas prvého ohrevu sa ukázalo, že fyzikálne viazaná voda má pomerne výrazný vplyv na konduktivitu materiálu. Zeolit, ktorý jej obsahuje viac ako illit, má pri teplotách nižších ako 400 °C o 3 – 4 rády vyššiu elektrickú vodivosť. Pri teplote vyššej ako 450 °C začína v illite prebiehať dehydroxylácia a jeho vodivosť rastie rýchlejšie ako v prípade zeolitu. Elektrická vodivosť pri teplote 600 °C sa výrazne neodlišuje a pri všetkých skúmaných vzorkách sa jej hodnoty pohybujú okolo σ ≈10−4 S·m−1.“

Marek Mánik pokračuje, že počas druhého ohrevu bol nameraný menší rozptyl konduktivity u vzoriek aj pri nízkych teplotách. „Pre oba ohrevy boli v lineárnych oblastiach kriviek spočítané aktivačné energie. Tie sú vyššie pre vzorky s vyšším podielom illitu v dôsledku obsahu iónov K+ a Na+. V zeolite sú nosičmi elektrického prúdu len katióny vodíka H+, resp. hydroxylové skupiny OH−.“

Príspevok vyšiel v rámci zborníka Študentskej vedeckej konferencie 2018 Fakulty prírodných vied UKF v Nitre a Fakulty prírodných vied UMB v Banskej Bystrici. (zborník)

Študentské vedecké konferencie sú jedinečnou príležitosťou pre študentov prezentovať výsledky svojej vedecko-výskumnej práce, vyskúšať si a zažiť jedinečnú atmosféru vedeckej konferencie a v neposlednej miere aj získať možnosť publikovať svoj prvý príspevok. Pre mnohých študentov je to možno prvá, avšak veľmi dôležitá osobná skúsenosť s vedeckým životom.

Tentokrát mali možnosť stretnúť sa študenti Fakulty prírodných vied UKF v Nitre a Fakulty prírodných vied UMB v Banskej Bystrici na spoločnej Študentskej vedeckej konferencii (ŠVK). Konferenciu hostila Fakulta prírodných vied UKF v Nitre. Študenti bakalárskeho, magisterského a prvého ročníka doktorandského štúdia úspešne prezentovali výsledky svojho výskumu v sekciách konferencie: Biológia; Ekológia a environmentalistika; Fyzika, Chémia a Matematika; Geografia a regionálny rozvoj; Informatika; Didaktika biológie, geografie; Didaktika matematiky, fyziky, informatiky a techniky.

 

Informačný a foto zdroj:

https://konferencie.ukf.sk/index.php/svk/svk2018 (september 2018)

autori príspevku: Marek Mánik; Školiteľ: Ján Ondruška

Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR

Ilustračné foto: Pixabay.com /Ylloh/

Uverejnila: VČ

Hore
kúpa časopisov jún 2016
Atmosféra počas TVT 2018
Publikácie Veda v CENTRE
QUARK
Aurelium - centrum vedy
FVF 2019
Prechod VK na VND - jar
Veda v Centre
TVT 2018 články
TAG Mládež
TAG QUARK
TAG Ženy vo vede
TAG Spektrum vedy
TAG Slovenská veda
TAG História
TAG Rozhovor
TAG Publikácia
TAG Zaujímavosti vo vede
TAG Centrum vedy
banner záhrady
Zaujímavosti vo vede
Čokoláda, zelený čaj a červené víno sú zdrojom epikatechínu – prírodného antioxidantu.
Zistite viac