Хемотроника

Хемотроника, научно-техническое направление, занимающееся вопросами исследования, разработки и применения приборов и устройств автоматики, измерительной и вычислительной техники, действие которых основано на электрохимических процессах и явлениях, имеющих место на границе электрод — электролит при пропускании электрического тока. В Х. используют также явление электроосмоса, изменение концентрации активных компонентов электролита в приэлектродных слоях и др. Простейший хемотронный прибор (электрохимическая ячейка) представляет собой миниатюрную герметичную стеклянную ампулу, заполненную электролитом, в которую помещают два электрода. Электролитами служат водные растворы кислот, солей и оснований; для придания им специфических свойств применяют различные добавки (например, для расширения диапазона рабочих температур до —60°С в электролит добавляют органические растворители). Перспективно использование в хемотронных приборах твёрдых электролитов с аномально высокой ионной проводимостью, например RbAg4l5, Ag3SI и др. Электроды выполняют из Pt, Ag, Al, Zn и др. металлов или их сплавов; часто электродами служит Hg.

На базе хемотронных приборов создают миниатюрные усилители, выпрямители, реле времени, интеграторы, нелинейные функциональные преобразователи, датчики ускорения, скорости, температуры, измерители вибрации, индикаторы и др. приборы и устройства, работающие в диапазоне частот 10-7—10 гц. Хемотронные приборы отличаются от электромеханических, электромагнитных и электронных приборов высокой чувствительностью (по напряжению — 10-3 в, по току — 10-6 а), малым потреблением мощности (10-8—10-3 вт), более низким уровнем собственных шумов и высокой надёжностью.

Примерами хемотронных устройств могут служить ртутно-капиллярный кулонометр и индикатор порогового напряжения. В кулонометре (рис. 1) в результате прохождения электрического тока ртуть с анода переносится на катод и капля электролита смещается к аноду пропорционально интегралу тока от времени. Диапазон интегрируемых токов 10-9—10-4 а, время интегрирования — до нескольких лет. Кулонометры применяют, например, для определения наработки радиоэлектронной аппаратуры или её элементов.

Электрохимические цветовые индикаторы позволяют визуально наблюдать (отображать) весьма малые изменения напряжения (от 0,1 до 1,0 в) при ничтожном потреблении мощности (10-4—10-6 вт). Действие электрохимических индикаторов основывается, например, на свойстве некоторых веществ (называемых электрофлорными индикаторами), введённых в электролит, изменять под действием электрического тока цвет электролита вблизи электродов: его окраска зависит от природы электрофлорного индикатора: например, n- и м-нитрофенолы дают жёлтую окраску, метилвиолет — фиолетовую, фенолфталеин — красную.

Индикатор порогового напряжения низкого уровня (рис. 2) заполняется электролитом, который в отсутствие напряжения на электродах бесцветен. При подаче на электроды сигналов, уровень которых превышает пороговое значение напряжения для данной ячейки, изменяется окраска электролита около одного из электродов. Время срабатывания такого индикатора 10-2—10 сек. Ячейки подобного типа используют в качестве индикаторов отказов.

Лит.: Воронков Г. Я., Гуревич М. А., Федорин В. А., Хемотронные устройства, М., 1965; Электрохимические преобразователи первичной информации, М., 1969; Трейер В. В., Елизаров А. Б., Электрохимические интегрирующие и аналоговые запоминающие элементы, М., 1971; Стрижевский И. В., Дмитриев В. И., Финкельштейн Э. Б., Хемотроника, М., 1974.

В. В. Трейер.