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Previous issue date: 2016-09-12 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Ionic conductivity in glasses was first discovered and demonstrated by
Warburg in 1884, but although it has been studied for over a century, the
mechanisms underlying ionic conduction in glasses are not yet entirely clear.
Glasses are commonly known to be electrical insulators, but some of them may
present high conductivity and be candidates for different applications. The more
conductive glasses result from the dissolution of halogenated salts in the glassy
matrix, causing its ionic conductivity to increase by several orders of magnitude.
Our approach proposes that glass can be compared to a solution in which a
dissolved halogenated salt (solute) is weakly dissociated in the glassy matrix
(solvent). This approach, called the weak electrolyte model, was initially proposed
in the 70s to explain the almost exponential increase in the ionic conductivity of
glasses in response to increasing concentrations of network modifiers (alkaline
oxides). Our work proposes to expand this approach, correlating the increase in
ionic conductivity with the increase in the thermodynamic activity of AgI. In
addition, experiments were carried out at different temperatures in various glass
compositions to confirm this correlation, using electromotive force (EMF)
measurements to determine the thermodynamic activity and electrochemical
impedance spectroscopy (EIS) measurements to determine the ionic conductivity
of these glasses. Ionic transport was also used to examine the structural relaxation
of AgPO3 glass. The glass was heated to another fictive temperature in the glass
transition range and its ionic conductivity measured in situ by EIS. The kinetic
parameters of the structural relaxation process, i.e., structural relaxation time (
)
and stretching parameter (β), were determined as a function of time by fitting the
experimental data to KWW equations. / A condutividade iônica em vidros foi observada e demonstrada pela
primeira vez por Warburg em 1884, mas apesar de mais de um século dessa
descoberta, os mecanismos pelos quais se dá essa condutividade iônica não são
totalmente claros. Vidros, em geral, são conhecidos como isolantes elétricos, mas
alguns deles podem apresentar uma alta condutividade e portanto bons
candidatos para diferentes aplicações. Os vidros com os valores mais elevados de
condutividade iônica resultam da dissolução de sais halogenados em uma matriz
vítrea, resultando em um aumento de várias ordens de grandeza na propriedade.
Nossa proposta é a de que vidros podem ser comparados com uma solução em
que um sal halogenado dissolvido (soluto) está fracamente dissociado em uma
matriz vítrea (solvente). Essa aproximação, chamada de modelo do eletrólito fraco,
foi inicialmente proposta nos anos 70 para explicar o aumento quase exponencial
da condutividade iônica em vidros em resposta ao aumento da concentração de
modificadores de rede (óxidos alcalinos). Nosso trabalho propõe expandir essa
aproximação, correlacionando o aumento da condutividade iônica com a atividade
termodinâmica de AgI. Além disso, experimentos foram feitos em diferentes
temperaturas com várias composições de vidro para confirmar essa correlação,
usando medidas de força eletromotriz (FEM) para determinar a atividade
termodinâmica e medidas de espectroscopia de impedância (IES) para determinar
a condutividade iônica desses vidros. O transporte iônico também foi utilizado para
estudar a relaxação estrutural de vidros AgPO3. O vidro, previamente equilibrado a
uma temperatura fictícia inicial, foi tratado termicamente a uma outra temperatura
fictícia próxima da temperatura de transição vítrea e a sua condutividade iônica
medida in situ por EIS. Os parâmetros cinéticos do processo de relaxação
estrutural, i.e., tempo de relaxação estrutural ( ) e o parâmetro exponencial (β),
foram determinados em função do tempo pelo ajuste da equação KWW.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8654 |
| Date | 12 September 2016 |
| Creators | Bragatto, Caio Barca |
| Contributors | Rodrigues, Ana Candida Martins, Souquet, Jean-Louis |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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