【摘要】 由于离子导电砂浆具有较强的电化学性能，在An Xu等人的工作中采用电化学工作站对离子导电砂浆的性能进行了测试。

离子导电砂浆是将电解质溶液渗透到多孔砂浆试样中制备的新型硅酸盐水泥基建筑材料。离子导电砂浆的导电机理是内部自由离子在外加电场作用下的定向运动。

 

由于离子导电砂浆具有较强的电化学性能，在An Xu等人的工作中采用电化学工作站对离子导电砂浆的性能进行了测试。

 

图1 测试装置

 

使用的电化学工作站为Metrohm公司生产的Autolab M204。用于渗透试验的水箱如图1所示。在试样的两侧和底部涂上凡士林，防止电解质溶液泄漏。

 

将试样置于罐体中间，电极和电化学工作站测量塞牢固。连接确保连接状态稳定。在槽的一侧倒入电解质溶液，直到电解质溶液的高度与样品相等。然后进行开路电位数据采集，测试时间为15min，时间间隔为0.2 s，如图1所示。

图2 不同孔隙率试样开路电位随时间的变化

 

对离子导电砂浆渗透过程中的开路电位进行了测试。如图2所示，四种样品的渗透过程大致可分为两个阶段:快速渗透阶段(AB阶段)和缓慢渗透阶段(BC阶段)。AB阶段是渗透过程的开始。经过28天的养护和干燥，试件处于相对稳定的状态。当试样的一侧接触电解质溶液时，这种稳定性就被破坏了。

 

两电极之间的开路电位在极短的时间内发生了显著变化，如图4中的AB级。但经过最初的剧烈变化后，开路电位曲线逐渐变平，如图4 BC阶段所示。在此期间，电解质溶液已经渗透到试样内部。此时，内试件和外槽的电解质溶液处于相对平衡状态。因此，虽然渗透过程继续进行，但开路电位的变化不如开始阶段大。

 

结果表明，开路电位的变化能有效反映不同孔隙率和电解质质量分数样品的渗透率。除了测试试样的渗透率外，电化学工作站还对不同孔隙率、电解质溶液浓度、不同电解质溶液种类的渗透试样进行了EIS(电化学阻抗谱)测试。利用准randles电路模型建立了离子导电砂浆的等效电路。

 

最后，建立了电路参数与孔隙率或电解质溶液的关系。试验结果表明，等效电路的溶液电阻与试件的实际电阻率呈线性相关。说明等效电路能有效反映离子导电砂浆的真实电阻率，等效电路电子元件参数的变化符合离子导电砂浆的导电机理。

 

[1] Xu, A.; Weng, Y.; Zhao, R. Permeability and Equivalent Circuit Model of Ionically Conductive Mortar Using Electrochemical Workstation. Materials 2020, 13, 1179. https://doi.org/10.3390/ma13051179

 

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