數(shù)字全息術(shù)研究碳鋼的縫隙腐蝕和鐵的陽極電化學(xué)振蕩.pdf

1、數(shù)字全息術(shù)作為一種全新的獲取光學(xué)信息的方法，是傳統(tǒng)的光學(xué)全息術(shù)和數(shù)字技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它是基于光學(xué)全息理論，以CCD成像器件作記錄介質(zhì)獲取全息圖，然后通過計算機(jī)用數(shù)字方法對數(shù)字化的全息圖進(jìn)行再現(xiàn)，它具有非接觸性、非破壞性和高分辨率的特點(diǎn)。隨著計算機(jī)技術(shù)和高分辨率圖像傳感器的飛速發(fā)展，數(shù)字全息術(shù)的優(yōu)勢正越來越明顯的顯示出來。目前它已被成功的應(yīng)用在諸如離子場測試、三維形貌測量、生物、化學(xué)以及其它的領(lǐng)域。 本文將數(shù)字全息術(shù)應(yīng)用到電化學(xué)

2、反應(yīng)過程中電極/溶液界面濃度動態(tài)變化的記錄。其原理是基于物光的相位、溶液的折射率和溶液的濃度三者之間的關(guān)系。因?yàn)樵陔娀瘜W(xué)反應(yīng)的過程中，電極/溶液界面會發(fā)生濃度的變化，而濃度的變化會導(dǎo)致溶液的折射率發(fā)生變化，折射率的變化會導(dǎo)致通過溶液的光波的相位發(fā)生變化。在一定的溶液濃度變化的范圍內(nèi)，這三者成線性關(guān)系，可以通過測量物光相位的變化來測量溶液濃度的變化。在試驗(yàn)中，相位的變化是以干涉條紋的形式記錄并存儲在電腦中的。這種干涉圖經(jīng)過傅立葉分析法進(jìn)行

3、數(shù)字重構(gòu)就能得到電極界面三維的濃度變化分布圖，與以前的二維干涉圖相比，三維濃度變化分布圖看上去更直觀并且能夠?qū)崿F(xiàn)濃度變化的定量測量。主要研究內(nèi)容和研究成果如下： 1．利用數(shù)字全息重構(gòu)技術(shù)研究碳鋼在氯化鈉溶液中的縫隙腐蝕過程。 采用數(shù)字全息重構(gòu)技術(shù)研究了碳鋼在氯化鈉溶液中發(fā)生縫隙腐蝕過程中的電極/溶液界面濃度的動態(tài)變化。通過對比縫隙樣品與無縫隙樣品發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)過程中呈現(xiàn)的電極/溶液界面處的濃度變化，來研究縫隙腐蝕的發(fā)生以

4、及發(fā)展的機(jī)理。結(jié)果表明，無縫隙電極在發(fā)生腐蝕的過程中，電極/溶液界面濃度變化比較均勻，即發(fā)生的是一般的均勻腐蝕；而有縫隙電極在氯化鈉溶液中發(fā)生腐蝕的過程中，電極/溶液界面處的濃度變化是不一致的。根據(jù)重構(gòu)后的俯視圖可以很清楚的看出，在有縫樣品發(fā)生腐蝕的過程中，縫隙口處先發(fā)生腐蝕，并且隨著時間的增加，腐蝕進(jìn)一步加劇。根據(jù)我們查閱到的資料，尚未見利用數(shù)字全息術(shù)研究金屬縫隙腐蝕的報道。 2．利用數(shù)字全息重構(gòu)技術(shù)研究了鐵在硫酸溶液中的電化

5、學(xué)振蕩過程。 結(jié)合數(shù)字全息重構(gòu)技術(shù)研究了在硫酸溶液中鐵發(fā)生電化學(xué)振蕩整個過程中電極/溶液界面處的濃度的變化，對鐵在硫酸溶液中的電化學(xué)振蕩過程的機(jī)理進(jìn)行了較為深入的探討。結(jié)果表明，物質(zhì)傳輸在該體系中起到了很大的作用，電化學(xué)振蕩的周期、振幅和形貌都和物質(zhì)傳輸?shù)乃俣扔嘘P(guān)。電化學(xué)過程中產(chǎn)生的亞鐵離子會導(dǎo)致pH的變化，pH的變化在電極表面形成預(yù)鈍化膜，它可能是氫氧化亞鐵膜。從重構(gòu)的圖像上看到電極外部清晰的濃度擴(kuò)散層是電化學(xué)振蕩現(xiàn)象的一個重