hrvatski

Strukturna i električna svojstva Nb2O5-K2O-P2O5 stakala

Fosfatna stakla koja sadrže niobij pokazuju mogućnost široke primjene, od imobilizacije nuklearnog otpada do optičkih leća i elektroda. Dodatkom alkalijskih iona ova stakla postaju ionski vodiči koji se primjenjuju u električnim uređajima. U ovom su radu istraživana strukturna i električna svojstva stakala molarnog sastava xNb2O5-(100-x)[45K2O-55P2O5], (10&pound ; x&pound ; 50, mol%). Ramanskom je spektroskopijom istraživana struktura, a impedancijskom spektroskopijom (IS) i metodom termički stimulirane polarizacijske struje (TSPC) istraživana su električna svojstva. Impedancija je mjerena u širokom frekvencijskom (0.01 Hz – 3 MHz) i temperaturnom području (303 – 473 K). Impedancijski su spektri analizirani modeliranjem ekvivalentnih krugova korištenjem kompleksne nelinearne metode najmanjih kvadrata. Termički stimulirana polarizacijska struja mjerena je u temperaturnom području od 293 do 480 K uz brzinu grijanja 5 K min-1 i dc napon 100 V. Ramanski spektri stakala pokazuju da povećanjem udjela Nb2O5 dolazi do zamjene tetraedarskih fosfatnih jedinica (PO4)3- s oktaedarskim (NbO6)7- grupama i nastaje mješana fosfatno-niobatna mreža s O-P-O-Nb-O-Nb-O-P lancima. Unatoč činjenici da Nb2O5 nije klasični staklotvorac, kod stakala s ≥ 40 mol% Nb2O5 formirana je niobatna mreža. Dc provodnost,  dc, raste s povećanjem udjela K2O od 23 do 45 mol% i smanjenjem udjela Nb2O5 s 50 na 10 mol%. S druge strane, stakla koja sadrže 23 i 27 mol% K2O pokazuju izrazito niske vrijednosti  dc ( 10-12  m-1 na sobnoj temperaturi) iako je udio K2O relativno visok. Takovo se ponašanje povezuje sa strukturom stakla. Naime, u ovim su staklima K+ ioni zarobljeni u (NbO6)7-K+ stupice što rezultira smanjenjem el. provodnosti. Osim toga, pokretljivost K+ iona manja je kod stakla sa strukturom građenom od oktaedarskih grupa kao što je (NbO6)7- nego kod stakla s uglavnom tetraedarskim (PO4)3- jedinicama.

fosfatna stakla; električna vodljivost

nije evidentirano