Published June 1, 2014 | Version v1
Publication Open

Effect of Li+ ion mobility on the grain boundary conductivity of Li2TiO3 nanoceramics

Creators

  • 1. KIIT University
  • 2. Institute for Plasma Research

Description

Lithium titanate (Li2TiO3) is one of the most promising candidates among the tritium breeding materials because of its good tritium release capacity. Li concentration has much significance on the diffusivity of tritium in the material. The nanocrystalline single-phase Li2TiO3 with monoclinic structure has been prepared by high energy ball milling followed by calcination at 700 °C for 2 h. The field emission scanning electron microscopy (FESEM) studies confirmed uniform distribution of nanocrystalline phase with particle size below 100 nm. The study of the Li+ ion diffusion on the sintered sample was investigated by means of electrical conductivity measurements. Electrical properties of the samples were studied in wide temperature (50–500 °C) and frequency (100 Hz-1 MHz) ranges. The complex impedance spectroscopy (CIS) studies showed the presence of both bulk and grain boundary effects in nanocrystalline Li2TiO3. The bulk resistance of the samples has been observed to decrease with rise in temperature showing a typical negative temperature coefficient of resistance (NTCR) behavior. The low activation energies of the samples suggested the presence of singly ionized oxygen vacancies in the conduction process. The hopping frequency shifted toward higher frequency with increase in temperature. Activation energy of 0.86 eV was calculated from AC conductivity.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تيتانات الليثيوم (Li2TiO3) هي واحدة من أكثر المرشحين الواعدين بين مواد تربية التريتيوم بسبب قدرتها الجيدة على إطلاق التريتيوم. تركيز لي له أهمية كبيرة على انتشار التريتيوم في المادة. تم تحضير Li2TiO3 أحادي الطور النانوي ذو البنية أحادية الميل عن طريق طحن الكرة عالي الطاقة يليه التكليس عند 700 درجة مئوية لمدة ساعتين. أكدت دراسات الفحص المجهري الإلكتروني للانبعاثات الميدانية (FESEM) التوزيع المنتظم للطور البلوري النانوي مع حجم الجسيمات أقل من 100 نانومتر. تم فحص دراسة انتشار أيونات الليثيوم على العينة الملبدة عن طريق قياسات الموصلية الكهربائية. تمت دراسة الخصائص الكهربائية للعينات في درجات حرارة واسعة (50–500 درجة مئوية) ونطاقات تردد (100 هرتز -1 ميغاهرتز). أظهرت دراسات التحليل الطيفي للمعاوقة المعقدة (CIS) وجود كل من التأثيرات الحدية السائبة والحبيبية في Li2TiO3 النانوية. لوحظ انخفاض المقاومة الظاهرية للعينات مع ارتفاع درجة الحرارة مما يدل على معامل درجة حرارة سلبي نموذجي لسلوك المقاومة (NTCR). تشير طاقات التنشيط المنخفضة للعينات إلى وجود شواغر أكسجين مؤينة منفردة في عملية التوصيل. تحول تردد القفز نحو تردد أعلى مع زيادة في درجة الحرارة. تم حساب طاقة التنشيط البالغة 0.86 فولت من موصلية التيار المتردد.

Translated Description (French)

Le titanate de lithium (Li2TiO3) est l'un des candidats les plus prometteurs parmi les matériaux de sélection du tritium en raison de sa bonne capacité de libération du tritium. La concentration de Li a beaucoup d'importance sur la diffusivité du tritium dans le matériau. Le Li2TiO3 monophasé nanocristallin à structure monoclinique a été préparé par broyage à billes à haute énergie suivi d'une calcination à 700 °C pendant 2 h. Les études de microscopie électronique à balayage à émission de champ (FESEM) ont confirmé une distribution uniforme de la phase nanocristalline avec une taille de particule inférieure à 100 nm. L'étude de la diffusion des ions Li+ sur l'échantillon fritté a été étudiée au moyen de mesures de conductivité électrique. Les propriétés électriques des échantillons ont été étudiées dans de larges plages de température (50–500 °C) et de fréquence (100 Hz-1 MHz). Les études de spectroscopie d'impédance complexe (CIS) ont montré la présence d'effets de masse et de limite de grain dans le Li2TiO3 nanocristallin. Il a été observé que la résistance en vrac des échantillons diminuait avec l'augmentation de la température, montrant un comportement typique de coefficient de résistance à la température négatif (NTCR). Les faibles énergies d'activation des échantillons suggéraient la présence de lacunes d'oxygène ionisé individuellement dans le processus de conduction. La fréquence de saut s'est déplacée vers une fréquence plus élevée avec l'augmentation de la température. L'énergie d'activation de 0,86 eV a été calculée à partir de la conductivité CA.

Translated Description (Spanish)

El titanato de litio (Li2TiO3) es uno de los candidatos más prometedores entre los materiales de reproducción de tritio debido a su buena capacidad de liberación de tritio. La concentración de Li tiene mucha importancia en la difusividad del tritio en el material. El Li2TiO3 monofásico nanocristalino con estructura monoclínica se ha preparado mediante molienda de bolas de alta energía seguida de calcinación a 700 °C durante 2 h. Los estudios de microscopía electrónica de barrido por emisión de campo (FESEM) confirmaron la distribución uniforme de la fase nanocristalina con un tamaño de partícula inferior a 100 nm. Se investigó el estudio de la difusión de iones Li+ en la muestra sinterizada mediante mediciones de conductividad eléctrica. Las propiedades eléctricas de las muestras se estudiaron en amplios rangos de temperatura (50–500 °C) y frecuencia (100 Hz-1 MHz). Los estudios de espectroscopía de impedancia compleja (CIS) mostraron la presencia de efectos de límite de grano y de volumen en Li2TiO3 nanocristalino. Se ha observado que la resistencia aparente de las muestras disminuye con el aumento de la temperatura, lo que muestra un comportamiento típico del coeficiente de resistencia a la temperatura negativo (NTCR). Las bajas energías de activación de las muestras sugirieron la presencia de vacantes de oxígeno ionizado individualmente en el proceso de conducción. La frecuencia de salto se desplazó hacia una frecuencia más alta con el aumento de la temperatura. La energía de activación de 0.86 eV se calculó a partir de la conductividad de CA.

Files

s40145-014-0098-9.pdf.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:5bb17ce59337e4682373f94ac6cbfb16
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
تأثير حركة الليثيوم أيون على الموصلية الحدية للحبوب في السيراميك النانوي Li2TiO3
Translated title (French)
Effet de la mobilité des ions Li+ sur la conductivité aux joints de grains des nanocéramiques Li2TiO3
Translated title (Spanish)
Efecto de la movilidad de iones Li+ en la conductividad del límite de grano de la nanocerámica Li2TiO3

Identifiers

Other
https://openalex.org/W1993249742
DOI
10.1007/s40145-014-0098-9

Is supplement to
https://openalex.org/W638130611 (Other)
https://openalex.org/W3152326012 (Other)
https://openalex.org/W2469667042 (Other)
https://openalex.org/W2374810224 (Other)
https://openalex.org/W2073434522 (Other)
https://openalex.org/W2037060333 (Other)
https://openalex.org/W2028000957 (Other)
https://openalex.org/W2024805647 (Other)
https://openalex.org/W2018264071 (Other)
https://openalex.org/W1980487234 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1555946919
  • https://openalex.org/W1980445141
  • https://openalex.org/W1981150456
  • https://openalex.org/W1984554702
  • https://openalex.org/W1984771324
  • https://openalex.org/W1988507863
  • https://openalex.org/W1993104497
  • https://openalex.org/W1996266216
  • https://openalex.org/W1997633443
  • https://openalex.org/W2001238728
  • https://openalex.org/W2003431584
  • https://openalex.org/W2003942369
  • https://openalex.org/W2019025199
  • https://openalex.org/W2019226328
  • https://openalex.org/W2019240773
  • https://openalex.org/W2037826828
  • https://openalex.org/W2038408580
  • https://openalex.org/W2041426153
  • https://openalex.org/W2048146796
  • https://openalex.org/W2060820453
  • https://openalex.org/W2063034381
  • https://openalex.org/W2064333611
  • https://openalex.org/W2066703751
  • https://openalex.org/W2072571481
  • https://openalex.org/W2091294525
  • https://openalex.org/W2094175186
  • https://openalex.org/W2127734447