5. Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
4.2 Phân tích phổ tần số của kháng trở (biểu đồ Nyquist)
Để thấy được sự xuất điện của hiệu ứng điện cực, thơng thường, chúng ta cần phân tích biểu đồ Nyquist Zʺ(Zʹ), trong đó Zʹ là phần thực hay điện trở thuần và Zʺ - phần ảo của trở kháng [36] Đối với TGS tinh khiết khơng có sự tham gia của ống nanocacbon đa vách, sự phụ thuộc Zʺ(Zʹ) được đặc trưng bởi 2 cung trịn và khơng có sự xuất hiện của hiệu ứng điện cực (Hình 4.2).
Đối với các composite được khảo sát, ngồi hai cung trịn đặc trưng cho TGS cịn có sự xuất hiện của phần đi (được đánh dấu bằng các phần ellip như trên Hình 4.3). Phần này tương ứng với tần số thấp nhất trong dải khảo sát, nghĩa là thời gian tích thốt rất cao. Hay nói cách khác, phần bất thường này trên biểu đồ Nyquist gây
52
ra do các điện tích khơng gian bị kẹt lại ở lớp phân cách giữa điện cực và composite dẫn đến dịch chuyển chậm hơn sự thay đổi của tần số. Đây chính là bản chất của hiệu ứng điện cực.
Có thể nhận thấy, tần số xuất hiện của hiệu ứng điện cực tăng khi tăng nhiệt độ, nghĩa là thời gian tích thốt của các điện tích giảm (Hình 4,3, Bảng 4.1). Điều này phản ánh bản chất bán dẫn của vật liệu. Đặc biệt hơn, đối với ống nanocacbon đa vách bị oxi hóa, hiệu ứng điện cực xuất hiện yếu hơn và ở tần số thấp hơn so với ở dạng thường (Bảng 4.1). Đây là điều bình thường bởi OMWNCT có khả năng dẫn điện kém hơn.
Hình 4.3 Biểu đồ Nyquist Zʺ(Zʹ) đối với composite MWCNT/TGS và OMWCNT/TGS ở nhiệt độ 20 oC (a), 30 oC (b), 40 oC (c), 45 oC (d) và 48 oC (e)
53
Bảng 4.1 Vùng tần số Δf xuất hiện hiệu ứng điện cực
T, oC 20 30 40 45 48
Δf (mHz), MWCNT/TGS < 15.9 < 25 < 100 < 1000 < 2500
Δf (mHz), OMWCNT/TGS < 3.9 <10 < 15.9 < 39.1 < 100 Cần lưu ý thêm rằng, biểu đồ Nyquist trên được xây dựng từ kết quả đo sự phụ thuộc của kháng trở vào tần số (Hình 4.4). Sự phụ thuộc này có dạng đặc trưng với sự giảm giá trị kháng trở khi tăng tần số điện áp. Ngoài ra, giá trị của điện trở thuần và kháng trở ảo cũng giảm khi nhiệt độ tăng, phản ánh bản chất bán dẫn của vật liệu. Tuy nhiên, phổ tần số này không cho thấy được sự xuất hiện của hiệu ứng điện cực.
Hình 4.4 Phổ tần số của kháng trở thực Zʹ (điện trở thuần) và kháng trở ảo Zʺ đối với composite MWCNT/TGS (a, b) và OMWCNT/TGS (c, d)
54
Theo kết quả phân tích biểu đồ Nyquist trên, sự xuất hiện phần đuôi bất thường khả năng nhiều liên quan đến hiệu ứng điện cực và được giải thích dựa trên sự tập trung điện tích khơng gian ở lớp phân tích gần điện cực. Tuy vậy, đối với TGS, phần đuôi này đôi khi tạo ra do sự dịch chuyển không đảo ngược (irreversible movement) của các vách domen [46,47]. Do đó, cần phải có phân tích thêm các tham số điện khác, đặc biệt điện trở suất của vật liệu dưới đây.