Хемотро́ника — дисциплина, занимающаяся фундаментальными и прикладными аспектами электрохимических процессов , протекающих на границе электрод — электролит под воздействием электрического тока , а также созданием устройств различного назначения в этой области .

Общие сведения

Хемотроника как научно-техническое направление возникла на стыке электрохимии и электроники . Её теоретической основой в значительной части стали работы академика АН СССР Александра Наумовича Фрумкина , исследовавшего принципы электрохимического преобразования в твёрдых и жидких электролитах . Носителями заряда в этих процессах являются ионы, обладающие меньшей, порядка в 10 ⁴ —10 ⁶ раз, подвижностью, чем носители в полупроводниках, что определяет область применения хемотроники.

Как техническая отрасль, хемотроника в начале своего пути разрабатывала общие теоретические и технологические принципы построения электрохимических преобразователей. При этом создавались приборы, использовавшие для переноски зарядов ионы растворов. Такими первыми разработками стали электрохимические выпрямители , интеграторы , усилители .

Из-за низкой подвижности ионов приборы хемотроники по своей физической природе являются низкочастотными. Однако, по сравнению с обычными электронными приборами у них есть и преимущества. Таковыми, прежде всего, являются компактность и многофункциональность жидкостных элементов, где в небольшом объеме может происходить одновременно и с разной скоростью множество разнообразных физико-химических процессов. Кроме того, эти системы надёжны и обеспечивают возможность изменения своей внутренней структуры, то есть внутреннего управления .

Практическое использование

С использованием хемотроники создаются твёрдо- и жидкофазные приборы. В первых используют процесс образования твёрдой фазы на электродах или растворение материала электродов в ходе прохождения электрического тока , во вторых изменяют концентрацию раствора электролита в приэлектродных областях . Перечень разработок широк — выпрямители, реле времени , интеграторы, нелинейные функциональные преобразователи, датчики ускорения , скорости , температуры , измерители вибрации, индикаторы и т. п . Иногда подобные устройства выделяют в отдельную группу, называемую Хемотроны .

Диапазон рабочих частот хемотронных приборов: 10 ^-7 — 10 Гц. В отличие от известных электромеханических, электромагнитных и электронных аналогов, они обладают высокой чувствительностью (до 10 ^-3 В по напряжению и до 10 ^-6 А по току), экономичностью (собственное потребление в пределах 10 ^-8 — 10 ^-3 Вт), пониженным уровнем собственных шумов, а также высокой надёжностью и сравнительной дешевизной .

Перспективы развития

Одним из дальнейших направлений развития является создание оптохемотронных приборов, в которых используется явление электрохемилюминесценции, то есть свечения, возникающего в области электродов при прохождении тока через растворы некоторых электролитов. Такие электролиты обычно состоят из активатора ( люминесцирующего органического вещества ), сопровождающего (фонового) электролита и растворителя. Электролит образует с материалами электродов обратимую окислительно-восстановительную систему . Подобные приборы используют в качестве излучателей и индикаторов, преобразователей неэлектрических величин в электрический сигнал. Например, используя эффект свечения возбуждённого переменным электрическим полем люминофора вблизи электрода специальной формы, можно создавать светящиеся цифры, буквы и пр .

См. также

• Ионистор
• Мемистор
• Электрохимические суперконденсаторы

Примечания