[發明專利]一種液?固擴散常數測定裝置及測定方法

有效

• 申請號: 201310032610.5
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103543089B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 萬祥龍
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: G01N13/00
• 分類號: G01N13/00
• 代理公司: 合肥市上嘉專利代理事務所(普通合伙)34125
• 代理人: 郭華俊

1.一種液-固擴散常數測定裝置，其特征是，包括：基體層(1)和涂布在基體層(1)表面的導電聚合物層(2)，其中，所述導電聚合物層(2)由兩個相對設置且彼此分離的導電分體(3)組成，所述兩個導電分體之間相互分離的間距為導電分體缺口(7)，所述的基體層(1)由絕緣材料組成，所述的導電聚合物層(2)由聚苯胺、聚吡咯或PEDOT：PSS中的一種或多種涂布在所述的基體層(1)上得到，所述兩個相對設置的導電分體(3)的相對表面之間的距離<1mm；

通過將待測固體聚合物薄膜放置在所述測定裝置的導電聚合物層的表面，或在測定裝置的導電聚合物層的表面涂布一定厚度的待測固體聚合物薄膜，將所述的測定裝置中的兩個導電分體分別與萬用表兩個表筆連接；待測電解質溶液滴在待測固體聚合物薄膜上，開始計時，直至萬用表能檢測到電信號時計時結束，獲得待測電解質溶液擴散通過待測固體聚合物薄膜的時間，根據待測固體聚合物薄膜的厚度和待測電解質溶液擴散通過待測固體聚合物薄膜的時間，通過菲克擴散定律計算出待測電解質溶液在待測固體聚合物薄膜中的擴散常數。

2.一種利用權利要求1中所述測定裝置測定液-固擴散常數的方法，包括如下測試步驟：

1)在所述測定裝置的導電聚合物層的表面設置或涂布一層待測固體聚合物薄膜，使待測固體聚合物薄膜與導電聚合物層緊密貼合；

2)將權利要求1中所述的測定裝置中的兩個導電分體分別與萬用表兩個表筆連接；

3)將待測電解質溶液滴加在導電分體缺口上方的待測固體聚合物薄膜的表面時，開始計時，待測電解質溶液在待測固體聚合物薄膜內擴散，直至待測電解質溶液擴散至待測固體聚合物薄膜與導電聚合物層接觸的一側，由于電解質溶液的導電作用，將所述測定裝置中的兩個彼此分離的導電分體連接，形成連通的電流回路，產生電信號，計時結束，得到待測電解質溶液擴散通過待測聚合物薄膜的時間；

4)根據菲克第二定律推導的一維邊界條件下的擴散距離、擴散時間和擴散常數的關系式：計算待測電解質溶液在待測固體聚合物薄膜中的擴散常數。

3.一種液-固擴散常數測定裝置，其特征是，包括：由絕緣材料組成的基體層(1)、緊密疊加在基體層(1)表面的導電聚合物層(2)以及兩個分別緊密疊加在基體層(1)的表面、位于導電聚合物層(2)的兩端并且與導電聚合物層(2)緊密結合的輔助接通電極(4)組成，其中，所述導電聚合物層(2)由兩個相對設置且彼此分離的導電分體(3)組成；

通過將待測固體聚合物薄膜放置在所述測定裝置的導電聚合物層的表面，或在測定裝置的導電聚合物層的表面涂布一定厚度的待測固體聚合物薄膜，將所述的測定裝置中的兩個導電分體分別與萬用表兩個表筆連接；待測電解質溶液滴在待測固體聚合物薄膜上，開始計時，直至萬用表能檢測到電信號時計時結束，獲得待測電解質溶液擴散通過待測固體聚合物薄膜的時間，根據待測固體聚合物薄膜的厚度和待測電解質溶液擴散通過待測固體聚合物薄膜的時間，通過菲克擴散定律計算出待測電解質溶液在待測固體聚合物薄膜中的擴散常數。

4.一種利用權利要求3中所述測定裝置測定液-固擴散常數的方法，包括如下順序進行的測試步驟：

1)在所述測定裝置的導電聚合物層的表面設置一層待測的固體聚合物薄膜，使聚合物薄膜與導電層緊密貼合；

2)將如權利要求3中所述的測定裝置兩端的輔助接通電極分別與萬用表表筆連接；

3)將待測電解質溶液滴在待測固體聚合物薄膜的表面，開始計時，待測電解質溶液在待測固體聚合物薄膜內擴散，直至待測電解質溶液擴散至待測固體聚合物薄膜與導電聚合物層接觸的一側，由于電解質的導電作用，將所述測定裝置中的兩個導電分體連接，形成連通的電流回路，產生電信號，計時結束；

4)根據菲克第二定律推導的一維邊界條件下的擴散距離、擴散時間和擴散常數的關系式：計算待測電解質溶液在待測固體聚合物薄膜中的擴散常數。