Kemotronik

Kemotronik  är en disciplin som behandlar de grundläggande och tillämpade aspekterna av elektrokemiska processer som sker vid gränssnittet mellan elektrod och  elektrolyt under påverkan av elektrisk ström , såväl som skapandet av enheter för olika ändamål inom detta område [1] .

Allmän information

Kemotronik som en vetenskaplig och teknisk riktning uppstod i korsningen mellan elektrokemi och elektronik . Dess teoretiska grund var till stor del arbetet av akademiker vid vetenskapsakademien i Sovjetunionen Alexander Naumovich Frumkin [2] , som studerade principerna för elektrokemisk omvandling i fasta och flytande elektrolyter [3] . Laddningsbärarna i dessa processer är joner, som har en lägre, i storleksordningen 10 4 — 10 6 gånger, rörlighet än bärare i halvledare, vilket bestämmer kemotronikens omfattning .

Som en teknisk gren utvecklade kemotroniken i början av sin resa allmänna teoretiska och tekniska principer för konstruktion av elektrokemiska omvandlare. Samtidigt skapades enheter som använde joner av lösningar för att bära laddningar. Sådana första utvecklingar var elektrokemiska likriktare , integratorer , förstärkare [4] .

På grund av jonernas låga rörlighet är kemotroniska anordningar, genom sin fysiska natur, lågfrekventa. Men jämfört med konventionella elektroniska enheter har de också fördelar. Dessa är först och främst kompaktheten och multifunktionaliteten hos flytande element, där i en liten volym kan många olika fysikaliska och kemiska processer ske samtidigt och med olika hastigheter. Dessutom är dessa system tillförlitliga och ger möjlighet att ändra sin interna struktur, det vill säga intern kontroll [1] .

Praktisk användning

Med användning av kemotronik skapas enheter i fast och flytande fas. I den första används processen för bildning av en fast fas på elektroderna eller upplösning av materialet i elektroderna under passagen av en elektrisk ström [5] , och i den andra används koncentrationen av elektrolytlösningen i nära elektrodområden ändras [6] . Listan över utvecklingen är bredlikriktare, tidsreläer , integratorer, icke-linjära funktionsomvandlare, accelerationssensorer , hastigheter , temperaturer , vibrationsmätare, indikatorer, etc. [7] . Ibland klassificeras sådana enheter i en separat grupp som kallas kemotroner .

Driftsfrekvensområde för kemotroniska enheter: 10 -7  - 10 Hz. Till skillnad från välkända elektromekaniska, elektromagnetiska och elektroniska motsvarigheter har de hög känslighet (upp till 10 -3 V i spänning och upp till 10 -6 A i ström), effektivitet (egen förbrukning inom 10 -8  - 10 -3 W), minskade nivån av inneboende buller, såväl som hög tillförlitlighet och jämförande billighet [6] .

Utsikter för utveckling

En av de ytterligare utvecklingsriktningarna är skapandet av optokemotroniska anordningar som använder fenomenet elektrokemiluminescens, det vill säga den glöd som uppstår i området för elektroderna när ström passerar genom lösningar av vissa elektrolyter. Sådana elektrolyter består vanligtvis av en aktivator ( luminiscerande organiskt material ), en medföljande (stödjande) elektrolyt och ett lösningsmedel. Elektrolyten bildar ett reversibelt redoxsystem med elektrodmaterialen . Sådana enheter används som sändare och indikatorer, omvandlare av icke-elektriska kvantiteter till en elektrisk signal. Till exempel, genom att använda glödeffekten av en fosfor exciterad av ett växlande elektriskt fält nära en specialformad elektrod, kan du skapa lysande siffror, bokstäver etc. [8] .

Se även

Anteckningar

  1. 1 2 Chemotronics / Treyer V. V. // Great Soviet Encyclopedia  : [i 30 volymer]  / kap. ed. A. M. Prokhorov . - 3:e uppl. - M .  : Soviet Encyclopedia, 1969-1978.
  2. Volkov V. A., Vonsky E. V., Kuznetsova G. I. Enastående kemister i världen. — M.: VSh, 1991. 656 sid.
  3. Ja. M. Kolotyrkin, OA Petrii och AM Skundin Akademiker AN Frumkin och moderna framsteg i elektrokemi // Russ. Journal Electrochem., 1995, v.31, sid. 709-712
  4. Voronkov G. Ya., Gurevich M. A., Fedorin V. A. Chemotronic devices, - M., 1965.
  5. Yushina L. D. Kemotronik i fast tillstånd (monografi) // Modern naturvetenskaps framgångar. - 2010. - Nr 2 - s. 119-121
  6. 1 2 Treyer V. V., Elizarov A. B. Elektrokemiska integrerande och analoga lagringselement, - M., Iz-vo Energiya, 1971. - 96 sid.
  7. Borovkov V., Grafov B., Dobrynin E., Lukovtsev P. Elektrokemiska omvandlare av primär information, - M., 1969. - 196 s., 4500 exemplar.
  8. Strizhevsky I.V., Dmitriev V.I., Finkelstein E.B., Chemotronika  - M., 1974.