Rod Elektrod Seramik Mikropori Kekaliran Rendah

Nilai inti dan kelebihan permeabiliti rendah

1、Makna dan mekanisme fizikal ketidaktelapan rendah dalam seramik mikropori

"Ketidaktelapan rendah" mempunyai definisi yang tepat di sini: ia merujuk kepada membran seramik mikropori yang membenarkan ion membuat sentuhan elektrik kecil yang terkawal untuk mengekalkan kekonduksian litar elektrokimia, tetapi pada masa yang sama menghalang secara besar aliran dwi-arah yang pantas dan tinggi antara larutan pengisian elektrod (biasanya larutan KCl tepu) dan larutan ujian luaran.

Pelaksanaan ciri ini bergantung kepada struktur fizikal yang tepat bagi bahan seramik mikropori. Bahan seramik (seperti alumina, zirkonia, dll.) melalui proses formulasi khas dan pensinteran suhu tinggi untuk membentuk struktur liang yang keras, kukuh, dan berliang dengan sejumlah besar liang bersambungan pada tahap nanometer atau submikron. Liang-liang ini membentuk "antaramuka cecair" elektrokimia.

• *Kekonduksian ion: Saluran liang kecil ini diisi dengan elektrolit, membentuk "jambatan garam" mini. Ion dalam larutan boleh bermigrasi melalui saluran ini, memastikan integriti litar pengukuran dan menubuhkan keupayaan elektrokimia yang stabil.
• *Halangan Larutan: Disebabkan saiz liang yang sangat kecil, mengikut prinsip mekanik bendalir, larutan dalam saluran sempit sedemikian akan mengalami rintangan kapilari dan daya likat yang ketara. Ini secara berkesan menekan aliran keseluruhan (perolakan) larutan yang disebabkan oleh perbezaan kepekatan (resapan), perbezaan tekanan statik, atau turun naik suhu. Pengangkutan jirim terutamanya bergantung kepada proses resapan ion yang perlahan.

Secara ringkasnya, membran seramik mikroliang memainkan peranan sebagai "penapis ion" dan "penghadang aliran" dari segi fizikal, mencapai keseimbangan halus antara "mengalirkan isyarat elektrik" dan "menghalang pertukaran larutan".

2、 Kelebihan utama yang dibawa oleh keresapan rendah

• 1. Kestabilan jangka panjang yang luar biasa dan jangka hayat sangat panjang: Ini adalah kelebihan paling ketara dari kebolehtelapan rendah. Dalam media kompleks seperti konkrit, tanah, air bawah tanah, atau air sisa perindustrian, terdapat kepekatan tinggi ion (seperti Cl⁻, SO₄²⁻) atau bahan kimia. Jika kebolehtelapan antara muka cecair terlalu tinggi (seperti menggunakan seramik liang pori atau filamen gentian), KCl di dalam elektrod akan cepat tersebar, dan komponen luaran yang merosakkan akan meresap secara songsang, mencemarkan filamen Ag/AgCl dan elektrolit di dalam, menyebabkan pesongan potensi rujukan yang tidak boleh diperbaiki serta kegagalan elektrod yang pantas. Ciri kebolehtelapan rendah pada seramik mikroliang melambatkan proses pertukaran bahan berbahaya kepada tahap maksimum, memperpanjang masa operasi stabil elektrod daripada beberapa hari atau minggu kepada berbulan-bulan, bertahun-tahun, atau malah puluhan tahun, menjadikannya sangat sesuai untuk senario pemantauan tertanam atau atas talian jangka panjang yang tidak boleh diganti.
• 2. Keupayaan anti pencemaran dan anti tersumbat yang sangat baik: Apabila mengukur dalam larutan yang mengandungi protein, minyak, koloid, atau zarah terampai, antara muka cecair seramik liang besar tradisional mudah tersumbat atau tercemar oleh bahan-bahan ini disebabkan oleh liang yang besar. Sekali tersumbat, rintangan sambungan cecair akan meningkat dengan mendadak, dan keupayaan sambungan cecair akan menjadi sangat tidak stabil, menyebabkan hanyutan isyarat pengukuran atau kegagalan sepenuhnya. Liang berskala nano pada seramik mikroliang dapat secara fizikal menghalang kemasukan molekul dan zarah besar ini, seperti penapis yang kukuh, memastikan kebersihan jangka panjang dan kestabilan fungsi antara muka cecair.
• 3. Potensi sambungan cecair yang stabil dengan reproduksibiliti yang baik: Potensi sambungan cecair merupakan sumber ralat asli dan utama bagi elektrod rujukan itu sendiri. Apabila dua larutan dengan komponen berbeza bertemu pada antara muka cecair, perbezaan keupayaan akan berlaku disebabkan oleh kadar pergerakan ion yang berbeza. Kekurapan mikropori keramik menyebabkan proses pertukaran ion menjadi sangat perlahan dan terkawal, yang membantu membentuk potensi antara muka cecair yang stabil dengan variasi masa yang minima dan reproduksibiliti yang baik, seterusnya meningkatkan ketepatan dan perbandingan pengukuran keupayaan secara asasnya.

3、 Aplikasi dan kompromi yang diperlukan

Disebabkan kelebihan di atas, elektrod rujukan seramik mikropori telah menjadi penyelesaian pilihan untuk pengukuran pH/potensi dalam media yang mudah tercemar seperti kejuruteraan awam (pemantauan kakisan konkrit dan keluli), penerokaan geologi, sains alam sekitar (pemantauan kualiti air jangka panjang), serta makanan dan bioteknologi.

Namun begitu, setiap teknologi mempunyai kompromi tersendiri. Ketiadaan ketelapan yang tinggi membawa cabaran teknikal yang melekat: rintangan antara muka cecair yang tinggi. Liang yang sempit bermaksud laluan pergerakan ion terhalang, mengakibatkan nilai rintangan yang tinggi pada membran seramik itu sendiri (biasanya puluhan ribu hingga ratusan ribu ohm). Oleh itu, apabila menggunakan elektrod sedemikian, adalah perlu menggunakan stesen kerja elektrokimia atau potensiometer impedans tinggi dengan impedans masukan yang sangat tinggi (biasanya memerlukan >10¹² Ω) untuk pengukuran, jika tidak isyarat akan sangat redup, mengakibatkan bacaan yang tidak tepat, tindak balas yang perlahan, atau malah kegagalan data sepenuhnya.

Secara ringkas, ciri ketelapan rendah pada elektrod rujukan seramik mikropori bukan sekadar "tidak telap", tetapi merupakan "ketelapan terhad" yang tepat dan terkawal. Melalui struktur mikro yang unik, ia mengorbankan sebahagian kekonduksian sebagai pertukaran kepada kestabilan jangka panjang, keupayaan anti-gangguan, dan ketepatan ukuran yang tiada tandingan, menjadikannya jaminan teknikal yang mustahak bagi pemantauan elektrokimia yang boleh dipercayai dalam persekitaran yang mencabar.



Jadual Parameter Teknikal