Ионные суперпроводники (твёрдые электролиты). РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Ионные суперпроводники (твёрдые электролиты) - вещества, обладающие в твёрдом состоянии высокой ионной проводимостью s, сравнимой с проводимостью жидких электролитов и расплавов солей (10^-1-10^-3 Ом^-1 см^-1). И. с. можно разделить на 2 типа. 1) Ионные кристаллы ,способные находиться в зависимости от температуры в двух состояниях, из к-рых низкотемпературное характеризуется малой проводимостью (диэлектрик или полупроводник), а высокотемпературное - аномально высокой ионной проводимостью (суперионное состояние). Суперионное состояние обнаружено, напр., у Ag₂S, Agl, AgBr, CuBr, Cu₂S, CuCl, RbAg₄I₅, в к-рых мигрирует металлич. катион (рис. 1).

Соединения с большой концентрацией примесных ионов: окисные твёрдые растворы типа МO₂-М''О и МО₂-М'₂O₃, где М-Zr, Hf, Ge; М'-Са, Sr, Ba; М''-S, Y, лантаноиды (носители заряда ионы кислорода О^-); глинозёмы, напр. Na₂O.11A1₂O₃ (b-глинозём, мигрирует Na по плоскостям, лежащим между блоками А1₂O₃) и др. И. с. иногда наз. также стёкла и ионнообменные смолы, обладающие заметной ионной проводимостью благодаря наличию электроактивных добавок. Определяющим свойством кристаллич. И. с. является полная или частичная разупорядоченность подрешётки атомов одного сорта в упорядоченной структуре остальных атомов. Наглядным образом И. с. является жесткокристаллич. каркас (матрица), пропитанный "ионной жидкостью". Для И. с. характерна рыхлость структуры с большим числом свободных позиций для подвижных

Рис. 2. Структура Agl в суперионной фазе (при Т>147 °С). В элементарной ячейке 2 иона проводимости Ag⁺ статистически распределены по 42 разрешённым позициям 3 типов.

ионов. Разрешённые позиции в совокупности образуют одно-, двух- или трёхмерную сетку проводящих каналов (рис. 2). Подвижные ионы могут занимать несколько положений в элементарной ячейке и легко мигрировать между ними и, следовательно, по всей кристаллич. решётке матрицы. Движение ионов проводимости в кристалле является сложным и сочетает в себе колебания ионов в потенциальных ямах и диффузионные перескоки из одного положения равновесия в другое. При этом время осцилляции в потенциальной я.ме и время пролёта над барьером имеют одинаковый порядок. Кроме того, возбуждения системы подвижных ионов сильно связаны с колебаниями матрицы. Фазовый переход из одного состояния в другое сопровождается скачкообразным разупорядочением одной из подрешёток. Др. подрешётка (матрица) может претерпевать при этом структурные изменения, сохраняя, однако, жёсткость. У нек-рых И. с. не найдена диэлектрич. фаза (теоретически допустимо существование И. с., у к-рых одна из подрешёток разупорядочена вплоть до Т=0К). Одновременно с переходом в суперионное состояние наблюдаются аномалии в температурных зависимостях термодинамич. и кинетич. характеристик. Механизмы переноса заряда И. с. многообразны. Проводимость может быть собственной или примесной, чисто ионной, вакансионной или смешанной. Чаще всего она осуществляется ионами малого радиуса элементов первой группы периодич. системы (Н ⁺ , Li ⁺ , Na⁺, Ag⁺ и др.), а также катионами с большим зарядом (Са²⁺, Nd²⁺), анионами (Fe^2-, O^2-), кластерными ионами (NH⁺₄, ОН^-). Катионные проводники более распространены и важны ввиду больших значений о при темп-pax T~300 К. Ионная проводимость И. с. может обладать анизотропией. Для нек-рых И. с. показатель анизотропии достигает 10³-10⁴. Электронная проводимость у них обычно гораздо меньше ионной, хотя у нек-рых И. с. (напр., Ag₂S) она имеет сопоставимое значение.

Рис. 3. Зависимость ионной проводимости s ионных суперпроводников и обычных ионных кристаллов (диэлектриков) от температуры Т.

С высокой ионной проводимостью И. с. связаны большие значения коэф. диффузии D подвижных ионов (D~10^-5 см²/с) в сравнении с D~10^-8см²/с для обычных твёрдых тел вблизи температуры плавления. Проводимость и диффузия И. с. имеют термоактивационный характер:

Здесь E_s~ E_D~0,1 эВ - энергия активации, на порядок величины меньшая энергии образования дефектов в обычных ионных кристаллах. На рис. 3 приведены зависимости s(T) для И. с. в сравнении s(Т) диэлектриков; видно резкое различие в величинах s и E_s (наклон кривых). Ионная проводимость определяет электрич. свойства И. с. до частот порядка 10¹² Гц. В области оптич. частот И. с. ведут себя как полупроводники или диэлектрики. И. с. используются при создании источников тока (батарей, аккумуляторов, топливных элементов), конденсаторов (ионистеров) с большой уд. ёмкостью, в выпрямляющих устройствах, реле времени, при конструировании разнообразных датчиков и т. д.

Литература по ионным суперпроводникам (твёрдым электролитам)

Знаете ли Вы, что такое мысленный эксперимент, gedanken experiment?
Это несуществующая практика, потусторонний опыт, воображение того, чего нет на самом деле. Мысленные эксперименты подобны снам наяву. Они рождают чудовищ. В отличие от физического эксперимента, который является опытной проверкой гипотез, "мысленный эксперимент" фокуснически подменяет экспериментальную проверку желаемыми, не проверенными на практике выводами, манипулируя логикообразными построениями, реально нарушающими саму логику путем использования недоказанных посылок в качестве доказанных, то есть путем подмены. Таким образом, основной задачей заявителей "мысленных экспериментов" является обман слушателя или читателя путем замены настоящего физического эксперимента его "куклой" - фиктивными рассуждениями под честное слово без самой физической проверки.
Заполнение физики воображаемыми, "мысленными экспериментами" привело к возникновению абсурдной сюрреалистической, спутанно-запутанной картины мира. Настоящий исследователь должен отличать такие "фантики" от настоящих ценностей.

Релятивисты и позитивисты утверждают, что "мысленный эксперимент" весьма полезный интрумент для проверки теорий (также возникающих в нашем уме) на непротиворечивость. В этом они обманывают людей, так как любая проверка может осуществляться только независимым от объекта проверки источником. Сам заявитель гипотезы не может быть проверкой своего же заявления, так как причина самого этого заявления есть отсутствие видимых для заявителя противоречий в заявлении.

Это мы видим на примере СТО и ОТО, превратившихся в своеобразный вид религии, управляющей наукой и общественным мнением. Никакое количество фактов, противоречащих им, не может преодолеть формулу Эйнштейна: "Если факт не соответствует теории - измените факт" (В другом варианте " - Факт не соответствует теории? - Тем хуже для факта").

Максимально, на что может претендовать "мысленный эксперимент" - это только на внутреннюю непротиворечивость гипотезы в рамках собственной, часто отнюдь не истинной логики заявителя. Соответсвие практике это не проверяет. Настоящая проверка может состояться только в действительном физическом эксперименте.

Эксперимент на то и эксперимент, что он есть не изощрение мысли, а проверка мысли. Непротиворечивая внутри себя мысль не может сама себя проверить. Это доказано Куртом Гёделем.

Понятие "мысленный эксперимент" придумано специально спекулянтами - релятивистами для шулерской подмены реальной проверки мысли на практике (эксперимента) своим "честным словом". Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.