
【醫】 Hittorf number; transport number
ion
【化】 ion
【醫】 ion
conductivity
【建】 conductivity
離子導電率(Ionic Conductivity)指材料中離子定向遷移形成電流的能力,是衡量電解質(如溶液、熔鹽、固體電解質)導電性能的核心物理量。其國際單位制為西門子每米(S/m)。以下從漢英詞典角度解析其詳細含義:
漢英對照
物理意義
離子導電率 $sigma$ 取決于單位體積内可移動離子數 $n_i$、離子電荷量 $q_i$ 及離子遷移率 $mu_i$,公式表達為:
$$ sigma = sum n_i q_i mu_i $$
遷移率 $mu_i$ 反映離子在材料中運動的難易程度,受晶格結構、溫度及缺陷濃度影響。
溫度依賴性
離子導電率隨溫度升高呈指數增長,遵循阿倫尼烏斯關系:
$sigma T = A expleft(-frac{E_a}{k_B T}right)$
其中 $E_a$ 為離子遷移活化能,$k_B$ 為玻爾茲曼常數。高溫可增強離子熱運動,降低遷移能壘。
材料結構
電化學器件
燃料電池、锂離子電池依賴高離子導電率的電解質實現離子跨電極傳輸,如锂镧锆氧(LLZO)固态電解質 $sigma > 10^{-4}$ S/cm(室溫)。
生物傳感
生物體液(如血液)的離子電導率可用于疾病診斷,異常值可能反映電解質失衡(如高鈉血症)。
權威參考來源
離子導電率是衡量材料中離子遷移能力的重要指标,指在電場作用下,材料傳導離子電流的能力。它反映了離子在介質中移動的難易程度,通常用符號σ表示,單位為西門子/米(S/m)。以下是關鍵解析:
離子導電率由以下因素決定: $$ sigma = n cdot q cdot mu $$ 其中:
離子導電依賴帶電離子的移動,而電子導電依賴自由電子。例如,金屬鋁通過電子導電(σ≈3.5×10⁷ S/m),而典型固态電解質(如LLZO)的離子導電率約為10⁻³ S/m。
若需進一步了解具體材料的導電機制或實驗測量方法,可提供更具體的方向以便補充說明。
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