الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 25000 تومان
(ایران ترجمه - irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۱۶
کد مقاله
PHY16
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی در اکسید پلی اتیلن
نام انگلیسی
A thermoelectric voltage effect in polyethylene oxide
تعداد صفحه به فارسی
۱۹
تعداد صفحه به انگلیسی
۵
کلمات کلیدی به فارسی
ولتاژ ترموالکتریکی، اکسید پلیاتیلن
کلمات کلیدی به انگلیسی
thermoelectric voltage, polyethylene oxide
مرجع به فارسی
انتشارات انستیتو فیزیک
مرجع به انگلیسی
INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING
کشور
آلمان
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی در اکسید پلیاتیلن
چکیده
رسانایی اکسید پلیاتیلن (PEO) با استفاده از یک مدل بسیار فعال سه بعدی که فعل و انفعالات الکترواستاتیک بین یونها را مورد ملاحظه قرار می‌دهد تشریح می‌گردد. یونها بر فراز سدهای انرژی در یک انرژی پتانسیل چندحفرهای به نوسان در می‌آیند. به منظور شناسایی این مورد که آیا شارژهای مثبت یا منفی در این رسانایی مهم می‌باشند یا خیر، ولتاژ ترموالکتریک مورد اندازه‌گیری قرار می‌گیرد. این نمونه‌ها بین دو الکترود آلومینیومی محاط گشته‌اند. این اکسید بین الکترودها و PEO همانند یک لایه بلوکه کننده عمل می‌نماید. دمای هر الکترود بوسیله عنصر پلتیر کنترل می‌شود. یک مرحله دمایی بوسیله تغییر در دمای یکی از عناصر پلتیر در الکترود بکار گرفته می‌شود. بواسطه این گرادیان دمایی ، شارژهای موبایل یا متحرک که بصورت دمایی نوسان می‌یابند از گرمترین ناحیه نمونه تا سردترین قسمت آن فعال می‌گردند. مسیر ولتاژ ترموالکتریک اندازه‌گیری شده معرف نوع شارژهای موبایل می‌باشد. به این نکته نیز پی برده شده است که شارژهای مثبت ، موبایل یا متحرک می‌باشند. علاوه بر این، نشان داده شده است که مقدار مطلق ولتاژ ترموالکتریک بستگی به بلندیهای سد انرژی در انرژی پتانسیل چندحفرهای دارد.
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی اکسید پلی اتیلن
۱- مقدمه
الکترولیتهای پلیمر جامد ، مخصوص اکسید پلیاتیلن (PEO) ، در سالیان اخیر مورد بررسی قرار گرفته است. در خلال آزمایشات قبلی لایه‌های نازک PEO با استفاده از تکنیک چرخشی از مایعات آبی به سیلیکون یا زیرلایه‌های اولیه آلومینیوم بدست آمد. در سطح بالایی از این نمونه‌ها آلومینیوم از طریق صفحه‌ای مشبک تبخیر گشته و از این طریق نسبت به ساخت یک ظرفیت الکتریکی موازی مسطح اقدام گردید. اکسیدهای طبیعی بر روی سطح سیلیکون و سطح آلومینیوم عملکردی مشابه با لایه‌های بلوکه کننده را دارند. ظرفیت نمونه‌ها نشان دهنده یک رفتار رلاکسیون یا وقفه‌ای همراه با فرکانس رلاکسیون مرتبط با رطوبت نسبی اتمسفر اطراف می‌باشد. در اینجا فرکانس رلاکسیون که از کمتر از ۱ هرتز در r.h. تا ۱۰ کیلوهرتز در ۷۵% r.h. تغییر می‌یابد را می‌توان برای نمونه‌های PEO با ضخامت ۲٫۵ یافت یعنی آنکه شیفی ماورای ۴ دهه در دمای T=303 K اندازه‌گیری شده است. تاثیرات مشابهی نیز در صورتی که PEO با دوپ شوند ظاهر خواهد شد(شکل۱). بنابر این مورد استفاده قرار می‌گیرد که خود در مایع PEO حل خواهد گشت. همچنین تراکمهای Li+ و بر حسب واحد اکسید اتیلن تنظیم خواهد گشت.
در گوشه فرکانس پایین طیف گذردهی دی‌الکتریک متناسب با ضخامت d نمونه‌ها بوده ، جائیکه در گوشه فرکانس بالا مستقل از d. علاوه بر این، فرکانس رلاکسیون همراه با افزایش ضخامت نمونه کاهش می‌یابد. بنابراین، نتیجه‌گیری می‌شود که یک پلیمراسیون شارژ فضای یون بعنوان مبدا فیزیکی رلاکسیون مشاهده شده در نظر گرفته می‌شود.
به منظور بررسی این نکته که آیا یونهای مثبت یا منفی در نمونه‌های PEO غیردوپ شده متحرک بوده یا خیر تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای این کار یک گرادیان دمایی بکار گرفته می‌شود. شارژها از گرمترین نقطه به سردترین نقطه نمونه حرکت کرده و باعث بوجود آمدن ولتاژ ترموالکتریکی یا دمابرقی می‌شوند. مسیر ولتاژ نیز با استفاده از شارژ مثبت یا منفی یونهای در حال حرکت مشخص می‌گردد.
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی اکسید پلی اتیلن
۲- مدل تجربی
برای بیان حالت رسانایی در نمونه از یک مدل هوپینگ سه‌بعدی استفاده می‌شود که نوسانات فعال شده گرمایی یونها را بصورت انرژی پتانسیل چندحفرهای مورد بررسی قرار می‌دهد. شارژ حرکتی با استفاده از یک شارژ بک‌گراند غیر حرکتی علامت متضاد جبران می‌گردد. لایه‌های بلوکه اکسید بین PEO و الکترودها به عنوان سدهای انرژی در محدوده بلندیهای نامحدود تشریح می‌گردند. به واسطه اکسید یونها قادر به ترک نمونه نبوده و از تزریق شارژ به داخل نمونه ممانعت می‌گردد. به منظور خلاصه کردن محاسبه ولتاژ ترموالکتریک ، از ساختار ارائه یک بعدی استفاده شده است(شکل ۲).
در این مدل ، نمونه PEO به لایه‌های m تقسیم شده که فاصله هوپینگ a بین آنها وجود دارد. برای حرکت یونها لازم است از حفره z به حفره z +1 حرکت نمود. یونها می‌بایست از سد انرژی Wz,z+1 عبور نمایند. برای مورد انتقال در مسیر مقابل بلندی سد دارای ارزش WZ+1,Z می‌باشد. این بلندی‌ها ناشی از بلندی سد انرژی WO و ناشی از میدان الکتریکی محلی EZ بین دو حفره مجاور می‌باشد. فیلد محلی وابسته به فیلد خارجی کاربردی بوده و همچنین وابسته به فیلد ناشی از تغییرات دیگر در نمونه ، فیلد داخلی ، می‌باشد. فیلد داخلی با استفاده از روش تصاویر محاسبه می‌شود. بلندیهای سد با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود.
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی اکسید پلی اتیلن
۳- موارد آزمایشی
برای اندازه‌گیری ولتاژ ترموالکتریک ، نمونه در بین دو الکترود آلومینیومی قرار گرفت (شکل ۳). دمای هر الکترود را می‌توان بوسیله یک عنصر پلتیر که بصورت الکتریکی بوسیله پلیت مسی زمین از الکترود جدا شده است تحت کنترل درآورد. بدین روش، از جفت شدگی الکتریکی بین عناصر پلتیر و اندازه‌گیری ولتاژ ترموالکتریک ممانعت می‌شود. ولتاژ ترموالکتریک با استفاده از الکترومتر اندازه‌گیری شده تا اطمینان حاصل شود که یک امپدانس ورودی بالا با امپدانس نمونه مطابقت حاصل کرده باشد.
۴- نتایج و مباحث
اولین تجربه نشان دهنده آن است که ولتاژ اندازه‌گیری شده مترادف با مرحله دمایی می‌باشد که در زمان to بکار گرفته شده است (شکل ۴). پس از to ولتاژ با تقریب رفتار توانی در زمان ظهور می‌کند. با خاموش کردن گرادیان دمایی، ولتاژ به مقدار قبلی خود بر می‌گردد. یک ترموالکتریک منفی نیز بر حسب گرادیان دمای منفی یافت شده است. این امر معرف آن است که شارژهای مثبت در PEO متحرک می‌باشند.
برای بدست آوردن اطلاعات بیشتر گرادیانهای دمایی متفاوتی در هر دو مسیر بکار گرفته شده است (شکل ۵ الف و ب). هر چه ولتاژ ترموالکتریک بلندتر باشد گرادیان دمایی نیز بلندتر خواهد بود. علامت ولتاژ بر حسب مسیر مرحله دمایی تغییر می‌کند. با استفاده از تناسب توانی تشریح شده فوق‌الذکر یک ارتباط خطی بین Utho و یافت شده است (شکل ۶). در اینجا استقلال Utho در ضخامت نمونه نیز مشاهده شده است. این شکل دارای دو منحنی برای نمونه‌هایی است که ضخامتهای متفاوتی دارند.ولتاژهای ترموالکتریک هر دوی نمونه‌ها با هم منطبق می‌باشند. درضریب زبک S و بلندی سد انرژی wo را می‌توان برای یک دمای مطلق با معادله (۱۲) و (۱۳) مشخص نمود:
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی اکسید پلی اتیلن
۵- شبیه‌سازی
به منظور تایید نتایج محاسبات کلی Utho (معادله ۱۲) یک شبیه‌سازی کامپیوتری با و در حالت اتصال کوتاه انجام پذیرفت. در اینجا ۱۰۰۰ یون در معکبی حاوی سلولهای ۵۰ * ۵۰ * ۵۰ منتشر شد. این سلولها هر کدام بوسیله سدهای انرژی که در مدل فوق ذکر شده از هم جدا می‌گردند. یونهای که بواسطه گرما به نوسان درآمده‌‌اند بین این سلولها فعال می‌شوند. پتانسیل محلی با استفاده از روش تصاویر محاسبه می‌شود. این شبیه سازی به استفاده از مدل مونت کارلوی پویا انجام می‌پذیرد. دوپ بالقوه در داخل نمونه برای مدار کوتاه مساوی با ولتاژ ترموالکتریک در یک مدار باز می‌باشد. در مورد بلندی سد انرژی ، ما در مدل ساده خود که در بالا تشریح شد یک ولتاژ ترموالکتریک (معادله ۱۲) با استفاده از را مشاهده نمودیم. نتیجه شبیه‌سازی با استفاده از مقدار مشابه ، ما یک دوپ بالقوه را در داخل نمونه (شکل ۷) مشاهده نمودیم. این امر نشان دهنده آن است که نتیجه مدل ساده شده منطبق با شبیه‌سازی کامپیوتری است.
تاثیر ولتاژ ترموالکتریکی اکسید پلی اتیلن
۶- نتیجه‌گیری
تاثیر ولتاژ ترموالکتریک با استفاده از PEO دوپ نشده مورد اندازه گیری قرار گرفت و مشخص گردید که یونهای مثبت گونه‌های متحرک در ماده می‌باشند. این تاثیر با استفاده از پتانسیل چند حفره‌ای تشریح گردید که در آن یونهایی که قابلیت نوسان را داشته باشند می‌توانند بصورت دمایی فعال شوند. مقایسه نتایج تجربی با مدل مورد نظر میانگین انرژی فعال سازی ۰٫۹ eV را بدست آورده است.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
