電化學石英晶體微天平的應用和壓電特性是怎樣的

更新時間：2021-10-25

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　　電化學石英晶體微天平是一種高靈敏度質量傳感器，可測量石英晶體諧振器和任何吸附膜的頻率和耗散變化。可應用于很多方面—生物傳感器，化學傳感器，腐蝕，聚合物薄膜，納米顆粒薄膜等。頻率和耗散的變化提供了與薄膜質量或彈性變化有關的信息。

　　電化學石英晶體微天平的壓電特性：

　　石英材料中的二氧化硅在正常狀態下，其電偶極是互相平衡的電中性。在二氧化硅是以二維空間的簡化圖形。當我們在硅原子上方及氧原子下方分別給予正電場及負電場時，空間系統為了維持電位平衡，兩個氧原子會相互排斥，在氧原子下方形成一個感應正電場區域，同時在硅原子上方產生感應負電場區域。相反的情況，當我們在硅原子上方及氧原子下方分別給予負電場及正電場時，兩個氧原子會相互靠近，氧原子下方產生感應負電場，硅原子上方產生感應正電場。

　　然而，氧原子的水平位置變化時，鄰近的另一個氧原子會相對的產生排斥或吸引的力量，迫使氧原子回到原來的空間位置。

　　因此，電場的力量與原子之間的力量會相互牽動，電場的改變與水平方向的形變是形成交互作用狀態。

　　這個交互作用會形成一個在石英材料耗能較小的振動狀態，只要由電場持續提供能量，石英材料就會與電場之間維持一個共振頻率。

　　這個壓電效應下氧原子的振幅與電場強度及電場對二氧化硅的向量角度有相對應的關系。

　　在實際的應用上，電場是由鍍在石英芯片上的金屬電極產生，電場與二氧化硅的向量角度則是由石英晶體的切割角度來決定。

　　有助于實時研究發生在電極充放電、以及隔膜材料物理化學性質的變化，對電池領域研究正在作出重要貢獻。電池在充放電的過程中，電極材料選擇，電解液隔膜，以及電池表面化學物質的改變都會影響電池質量的變化。

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