Osiągnięcia naukowe

  • Zaprogramowano i zoptymalizowano kod komputerowy (w programie Matlab) umożliwiający równoczesne lub oddzielne obliczanie wartości współczynnika dyfuzji chemicznej D mobilnych jonów oraz stałej reakcji wymiany powierzchniowej K na podstawie danych pomiarowych z metod relaksacyjnych. Oprogramowanie jest dostosowane do obliczeń dla geometrii jedno-, dwu- oraz trójwymiarowej. Opracowany kod skutecznie zastosowano do obliczeń wartości D i K dla pomiarów relaksacji przewodnictwa elektrycznego i relaksacji masy. Zaproponowano również nową metodę pomiarów rozważanych współczynników transportu jonów w oparciu o relaksację prądu ogniwa galwanicznego.

  • Zaproponowano nowatorskie podejście umożliwiające określenie wartości współczynników transportu D i K w przypadku próbek, których geometria odbiega od idealnej, wymaganej w klasycznych obliczeniach. W proponowanej metodzie możliwe są badania próbek (spieków) porowatych, jak również pomiary na materiale proszkowym o zróżnicowanym rozkładzie ziarnowym. Podejście to umożliwia znaczące poszerzenie praktycznego zastosowania technik relaksacyjnych. Wykazano, że możliwe jest określenie wartości współczynnika dyfuzji chemicznej D w oparciu o dane relaksacji struktury krystalicznej próbek, które rejestrowane są w pomiarach wysokotemperaturowych XRD. Uzyskane wyniki są pierwszym opublikowanym doniesieniem literaturowym w tym zakresie.

  • Wykazano, że możliwe jest określenie wartości współczynnika dyfuzji chemicznej D w oparciu o dane relaksacji struktury krystalicznej próbek, które rejestrowane są w pomiarach wysokotemperaturowych techniką dyfrakcji rentgenowskiej. Uzyskane wyniki są pierwszym opublikowanym doniesieniem literaturowym w tym zakresie.

  • Opracowano efektywną metodę preparatyki jednofazowych tlenków LnBa1-xSrxCo2-yFeyO6-δ (Ln - wybrane lantanowce), bazującą na przemianie zol-żel w roztworze odpowiednich azotanów oraz wykorzystaniu soli amonowej kwasu wersenowego, która pełni rolę czynnika kompleksującego kationy. W porównaniu do typowej techniki wysokotemperaturowej, prekursory otrzymane metodą zol-żel można wygrzewać w niższych temperaturach, celem uzyskania żądanej fazy.

  • Wykazano, że w serii LnBa1-xSrxCo2-yFeyO6-δ czynnikiem determinującym pojawienie się uporządkowania warstwowego w podsieci Ln-Ba1-xSrx jest zarówno zawartość strontu, jak i proporcja pomiędzy kationami kobaltu i żelaza. Zaobserwowano, że wraz ze zwiększaniem zawartości żelaza oraz strontu maleje tendencja do tworzenia uporządkowania w podsieci kationowej.

  • Opracowano metodę wyznaczania składowej jonowej przewodnictwa elektrycznego dla próbek, w których zdecydowanie dominuje składowa elektronowa przewodnictwa. Metoda bazuje na wykorzystaniu równania Nernsta-Einsteina, wyznaczeniu zależności zawartości tlenu w badanej próbce w funkcji ciśnienia parcjalnego tlenu w atmosferze oraz na wysokotemperaturowych danych strukturalnych.

  • Wykazano, że w tlenkach LnBa1-xSrxCo2-yFeyO6-δ warstwowe uporządkowanie w podsieci kationowej Ln-Ba1-xSrx sprzyja dyfuzji tlenu, a materiały te charakteryzują się wysokim przewodnictwem jonowym. Korelacja ta może być podstawą do projektowania nowych materiałów o zoptymalizowanych właściwościach transportowych.

  • Opracowano skuteczną metodą preparatyki tlenków Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ (Ln - wybrane lantanowce), dzięki której możliwe jest otrzymanie jednofazowych proszków i spieków Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ przy równoczesnym zminimalizowaniu problemu związanego z parowaniem baru w wysokich temperaturach.

  • Zaobserwowano, że kluczowym czynnikiem determinującym przewodnictwo protonowe (lub kationów deuteru) w serii tlenków Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ jest objętość komórki elementarnej materiału. Wykazano równocześnie, że składowa protonowa przewodnictwa determinowana jest również poprzez wyjściową wielkość niestechiometrii tlenowej (im wyższa wartość δ, tym wyższe przewodnictwo protonowe).

  • Wykazano, że charakterystyki temperaturowe przewodnictwa protonowego i kationów deuteru w Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ spełniają spodziewaną na podstawie tzw. efektu izotopowego zależność.

  • Wykonane badania właściwości strukturalnych i transportowych tlenków Ba1-xLnx(Zr,In,Sn)O3-δ umożliwiają projektowanie związków o zoptymalizowanych parametrach transportu jonowego, które mogą być wykorzystane jako elektrolity stałe.