[发明专利]一种液‑固扩散常数测定装置及测定方法

权利要求书

1.一种液-固扩散常数测定装置，其特征是，包括：基体层(1)和涂布在基体层(1)表面的导电聚合物层(2)，其中，所述导电聚合物层(2)由两个相对设置且彼此分离的导电分体(3)组成，所述两个导电分体之间相互分离的间距为导电分体缺口(7)，所述的基体层(1)由绝缘材料组成，所述的导电聚合物层(2)由聚苯胺、聚吡咯或PEDOT：PSS中的一种或多种涂布在所述的基体层(1)上得到，所述两个相对设置的导电分体(3)的相对表面之间的距离<1mm；

通过将待测固体聚合物薄膜放置在所述测定装置的导电聚合物层的表面，或在测定装置的导电聚合物层的表面涂布一定厚度的待测固体聚合物薄膜，将所述的测定装置中的两个导电分体分别与万用表两个表笔连接；待测电解质溶液滴在待测固体聚合物薄膜上，开始计时，直至万用表能检测到电信号时计时结束，获得待测电解质溶液扩散通过待测固体聚合物薄膜的时间，根据待测固体聚合物薄膜的厚度和待测电解质溶液扩散通过待测固体聚合物薄膜的时间，通过菲克扩散定律计算出待测电解质溶液在待测固体聚合物薄膜中的扩散常数。

2.一种利用权利要求1中所述测定装置测定液-固扩散常数的方法，包括如下测试步骤：

1)在所述测定装置的导电聚合物层的表面设置或涂布一层待测固体聚合物薄膜，使待测固体聚合物薄膜与导电聚合物层紧密贴合；

2)将权利要求1中所述的测定装置中的两个导电分体分别与万用表两个表笔连接；

3)将待测电解质溶液滴加在导电分体缺口上方的待测固体聚合物薄膜的表面时，开始计时，待测电解质溶液在待测固体聚合物薄膜内扩散，直至待测电解质溶液扩散至待测固体聚合物薄膜与导电聚合物层接触的一侧，由于电解质溶液的导电作用，将所述测定装置中的两个彼此分离的导电分体连接，形成连通的电流回路，产生电信号，计时结束，得到待测电解质溶液扩散通过待测聚合物薄膜的时间；

4)根据菲克第二定律推导的一维边界条件下的扩散距离、扩散时间和扩散常数的关系式：计算待测电解质溶液在待测固体聚合物薄膜中的扩散常数。

3.一种液-固扩散常数测定装置，其特征是，包括：由绝缘材料组成的基体层(1)、紧密叠加在基体层(1)表面的导电聚合物层(2)以及两个分别紧密叠加在基体层(1)的表面、位于导电聚合物层(2)的两端并且与导电聚合物层(2)紧密结合的辅助接通电极(4)组成，其中，所述导电聚合物层(2)由两个相对设置且彼此分离的导电分体(3)组成；

通过将待测固体聚合物薄膜放置在所述测定装置的导电聚合物层的表面，或在测定装置的导电聚合物层的表面涂布一定厚度的待测固体聚合物薄膜，将所述的测定装置中的两个导电分体分别与万用表两个表笔连接；待测电解质溶液滴在待测固体聚合物薄膜上，开始计时，直至万用表能检测到电信号时计时结束，获得待测电解质溶液扩散通过待测固体聚合物薄膜的时间，根据待测固体聚合物薄膜的厚度和待测电解质溶液扩散通过待测固体聚合物薄膜的时间，通过菲克扩散定律计算出待测电解质溶液在待测固体聚合物薄膜中的扩散常数。

4.一种利用权利要求3中所述测定装置测定液-固扩散常数的方法，包括如下顺序进行的测试步骤：

1)在所述测定装置的导电聚合物层的表面设置一层待测的固体聚合物薄膜，使聚合物薄膜与导电层紧密贴合；

2)将如权利要求3中所述的测定装置两端的辅助接通电极分别与万用表表笔连接；

3)将待测电解质溶液滴在待测固体聚合物薄膜的表面，开始计时，待测电解质溶液在待测固体聚合物薄膜内扩散，直至待测电解质溶液扩散至待测固体聚合物薄膜与导电聚合物层接触的一侧，由于电解质的导电作用，将所述测定装置中的两个导电分体连接，形成连通的电流回路，产生电信号，计时结束；

4)根据菲克第二定律推导的一维边界条件下的扩散距离、扩散时间和扩散常数的关系式：计算待测电解质溶液在待测固体聚合物薄膜中的扩散常数。