短パルス電界に対する液体導電率の定義

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●研究目的 :液体の導電率は, 溶質の電解により形成されるイオンの大きさ及び質量, 電荷量, 並びに, 溶媒の誘電率や粘度に依存し, その測定周波数帯域は数百から数千Hzとなっている. 本研究では, これまでの方法にて測定される電解質溶液の導電率と矩形波(パルス)電圧に対する電解質溶液の導電率を比較, 最終的にはパルス導電率という新しい物性パラメータの定義を目指す.●研究方法 :アクリル容器内に直径60mm, 電極間距離10mmとし, 真鍮製の平行平板電極からなる導電率測定用セルを作製した. パルス電源は, 同軸ケーブル, 高電圧充電電源とスパークギャップスイッチで構成されるパルス形成線路を構築した. パルス幅は40μs, 出力電圧はスパークギャップスイッチに封入されたガス圧力にて制御する. 計測は, 導電率測定用セルを2つ並列接続することで同じ電圧を印加し, 電流波形より比較検討する. また, 同軸ケーブルの特性インピーダンスを考慮して溶液の濃度を調整した.●研究成果 :電解質溶液にはNaC1とKC1水溶液を各導電率測定用セルに注入して計測を実施した. 各溶液の電流の立ち上がりを算出すると, NaC1水溶液は, 14.17 A/ns, KC1水溶液は, 11.27 A/nsとなった. 想定した導電率の理論値(=n(Q^2)t/m)より導出されるNaC1に対するKC1水溶液の立ち上がりの比は, 0.7050に対し, 実験値による電流立上がりの比は, 0.7953となった. さらにNaClとCuSO4水溶液における理論値による立上りの比は, 0.9378に対し, 実験値の電流立ち上がりの比は, 0.8753であった. また, 理論値との差は, イオンと溶媒との衝突による進行方向逆向きの力が影響しているものと考える.