Cerâmica (Mar 2006)
Test of Anderson-Stuart model in sodium silicate glasses and the general Arrhenian conductivity rule in wide composition range Teste do modelo de Anderson-Stuart em vidros silicatos de sódio e a regra geral da condutividade de Arrhenius numa ampla faixa de composições
Abstract
We collected and analyzed literature data on ionic conductivity sigma and activation energy E A in the binary sodium silicate system in a wide composition range. The Anderson and Stuart model has been considered to describe the decreasing tendency of activation energy E A with alkali concentration in this system. In this analysis were considered experimental parameters, such as shear modulus G and relative dielectric permittivity epsilon. A general conductivity rule is found in 194 of 205 glasses, when one plots log sigma vs. E A/kB T, where kB is the Boltzmann constant and T is the absolute temperature. This fact means that the arrhenian relation has universal uniqueness of form sigma = sigma (E A,T) in wide Na2O composition range. The results also show that there is strong correlation by more than 19 orders of magnitude on conductivity with E A/kBT. An explanation for this behavior links ionic conductivity and microscopic structure. The problem of phase separation in this system is also considered.Foram colecionados e analisados dados da literatura sobre condutividade iônica sigma e energia de ativação de condução E A, considerando o sistema binário silicato de sódio numa ampla faixa de composições. O modelo de Anderson e Stuart foi utilizado para descrever a tendência de decréscimo da energia de ativação EA com a concentração de álcalis neste sistema. Nesta análise foram considerados parâmetros experimentais tais como módulo de cisalhamento G e permissividade dielétrica relativa épsilon. Uma regra geral de condutividade foi observada em 194 de 205 vidros analisados quando se plota log sigma vs. E A/kB T, onde kB é a constante de Boltzmann e T é a temperatura absoluta. Isto significa que a relação de Arrhenius apresenta uma unicidade característica universal da forma sigma = sigma (E A,T) numa ampla faixa de composições (Na2O). Os resultados também mostraram que há uma forte correlação, por mais de 19 ordens de grandeza, da condutividade com o parâmetro E A/kB T. Uma explicação deste comportamento relaciona condutividade iônica e estrutura microscópica. O problema da separação de fases neste sistema também foi considerado.
Keywords
