Impedanzmessungen zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeiten von Zinksilicaten und Phosphaten im Temperaturbereich 300°C ≤ T ≤ 1500°C

Flügel, Sylvia

Es wurden spezifische elektrische Leitfähigkeiten σ für Zinksilicate und Metaphosphate über einen weiten Temperaturbereich (300°C ≤ T ≤ 1500°C) bestimmt. Dafür wurden Impedanzspektren im Frequenzbereich 100 mHz ≤ f ≤ 6 MHz aufgenommen und mit Hilfe eines passenden Ersatzschaltbildes ausgewertet. Der Mechanismus der elektrischen Leitfähigkeit, dessen mögliche Veränderung mit der Temperatur und der Beitrag der einzelnen Kationen wurden analysiert. Die temperaturabhängige elektrische Leitfähigkeit im Zinksilicatsystem 50 SiO2 - 30 ZnO - 20 M2O/M'O (in Mol%; M = Na, K, Li; M' = Ba) war abhängig von Art und Anzahl der eingebrachten Netzwerkwandler (NWW). Dabei galt für die Alkaliionen-Zusammensetzungen: je kleiner das (durchschnittliche) NWW-Ion war, desto größer war σ. Der Einfluss des Mischalkalieffekts auf σ war erkennbar und nahm mit steigender Temperatur ab. Zinkoxid (ZnO), eingebracht in das Silicatsystem, wirkte als Zwischenoxid sowohl 4er koordiniert das Glasnetzwerk verfestigend, als auch 6er koordiniert wie ein NWW. Diese Rolle des ZnO war von der Temperatur sowie von den NWW abhängig. Die Kettenstrukturen der Metaphosphate besaßen große „Kanäle“ für die Wanderung der Ladungsträger. Die elektrische Leitfähigkeit der Erdalkaliphosphate wurde ergo nicht von der Größe der wandernden Ionen, sondern von deren Bindungsstärke bestimmt: je größer die Wellenzahl der Absorption der PO2- und der M-O-Schwingung war, desto kleiner war σ. Dabei wurde die elektrische Leitfähigkeit für diese Zusammensetzungen im untersuchten Temperaturbereich nicht von den OH-Gehalten dominiert. Für Temperaturen oberhalb der Transformationstemperatur Tg wurden die drei empirischen, aus der Beschreibung der Viskosität bekannten, Modellgleichungen Vogel-Fulcher-Tammann (VFT), Avramov-Milchev (AM) und Mauro-Yue-Ellison-Gupta-Allan (MYEGA) auf die Kurvenverläufe angewandt und ausgewertet. Es zeigte sich eine sehr gute Übereinstimmung von Messdaten und Modellgleichungen.

Zitieren

Zitierform:

Flügel, Sylvia: Impedanzmessungen zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeiten von Zinksilicaten und Phosphaten im Temperaturbereich 300°C ≤ T ≤ 1500°C. 2015.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Grafik öffnen

Export