电化学石英晶体微天平的应用和压电特性是怎样的
点击次数：815 更新时间：2021-10-25
电化学石英晶体微天平是一种高灵敏度质量传感器，可测量石英晶体谐振器和任何吸附膜的频率和耗散变化。可应用于很多方面—生物传感器，化学传感器，腐蚀，聚合物薄膜，纳米颗粒薄膜等。频率和耗散的变化提供了与薄膜质量或弹性变化有关的信息。
电化学石英晶体微天平的压电特性：
石英材料中的二氧化硅在正常状态下，其电偶极是互相平衡的电中性。在二氧化硅是以二维空间的简化图形。当我们在硅原子上方及氧原子下方分别给予正电场及负电场时，空间系统为了维持电位平衡，两个氧原子会相互排斥，在氧原子下方形成一个感应正电场区域，同时在硅原子上方产生感应负电场区域。相反的情况，当我们在硅原子上方及氧原子下方分别给予负电场及正电场时，两个氧原子会相互靠近，氧原子下方产生感应负电场，硅原子上方产生感应正电场。
然而，氧原子的水平位置变化时，邻近的另一个氧原子会相对的产生排斥或吸引的力量，迫使氧原子回到原来的空间位置。
因此，电场的力量与原子之间的力量会相互牵动，电场的改变与水平方向的形变是形成交互作用状态。
这个交互作用会形成一个在石英材料耗能较小的振动状态，只要由电场持续提供能量，石英材料就会与电场之间维持一个共振频率。
这个压电效应下氧原子的振幅与电场强度及电场对二氧化硅的向量角度有相对应的关系。
在实际的应用上，电场是由镀在石英芯片上的金属电极产生，电场与二氧化硅的向量角度则是由石英晶体的切割角度来决定。
有助于实时研究发生在电极充放电、以及隔膜材料物理化学性质的变化，对电池领域研究正在作出重要贡献。电池在充放电的过程中，电极材料选择，电解液隔膜，以及电池表面化学物质的改变都会影响电池质量的变化。
