电化学分析的拼图,似乎已经接近完成,但林野深知,最后的这块——电化学阻抗谱(EIS),可能隐藏着最令人震惊的秘密。前几种方法,无论是伏安法、电位法还是电导法、库仑法,都揭示了耦合剂中隐藏的、针对探伤数据和审批流程的精密陷阱。OMEGA的智慧,或者说,他们扭曲的创造力,已经渗透到了探伤流程的每一个环节。然而,这些还不足以解释耦合剂中所有异常现象,尤其是那些在显微镜下观察到的、结构极其复杂、仿佛遵循某种内在逻辑排列的纳米颗粒群落。
林野的目光,坚定地投向了EIS。这是一种通过施加小幅值正弦交流电压扰动,测量体系阻抗随频率变化的方法。它不像直流电化学那样粗暴直接,而是以一种更为细腻、更为全面的方式,去“倾听”一个体系内部各种界面过程和反应动力学的“声音”。它能揭示丰富的界面信息,从电极表面的电荷转移速率,到扩散层的厚度,再到各种吸附、脱附过程,甚至不同时间常数下的弛豫过程。对于这样一个复杂得超乎想象的耦合剂体系,EIS无疑是最好的探针。
他将经过精心处理的耦合剂样本,小心翼翼地置于特制的EIS电解池中。这个电解池的设计极为巧妙,采用了三电极体系,并配备了鲁金毛细管,以最大限度地减少溶液电阻的影响。连接探伤仪上那台性能卓越的阻抗分析仪,林野深吸一口气,开始设置参数:频率范围,从极其缓慢的10毫赫兹(一个周期需要100秒)到高频的100千赫兹;扰动幅值,设定为5毫伏的有效值,确保足够激励体系产生响应,又不会对耦合剂内部的结构造成干扰。屏幕上,准备就绪的提示灯亮起,绿色的光点仿佛在无声地鼓励着林野。
测量开始。探伤仪发出轻微的嗡嗡声,精密的电子线路开始工作,向耦合剂体系施加一个频率极低、幅度极小的交流电压。分析仪则同步测量流过体系的电流,并计算出其复数阻抗的实部和虚部。随着频率的缓慢爬升,屏幕上开始绘制出奈奎斯特图(Nyquist plot,实部阻抗Z’ vs 虚部阻抗Z’')和波特图(Bode plot,阻抗模值|Z|/相位角φ vs 频率log f)。
初始的低频段,图谱呈现出一些看似随机的弥散状结构,仿佛耦合剂本身复杂的成分在低频下贡献了多种弛豫过程。但当频率逐渐升高,大约在几十赫兹到几千赫兹的区间,一个极其诡异、极其复杂的形状开始显现。奈奎斯特图上,不再是简单的半圆或直线,而是呈现出多个大小不一、相互嵌套、甚至部分重叠的弧段,有些弧段还带有明显的肩峰。波特图上,模值曲线和相位角曲线更是跌宕起伏,充满了无数细微的转折点和峰值。
这绝对不是一个简单的、由均匀溶液和光滑电极组成的体系该有的阻抗图谱。林野的心跳开始加速。他调出探伤仪内置的强大等效电路拟合软件。常规的模型,比如简单的电阻串联、或者由电阻R、电容C、常相位角元件CPE(用来模拟不理想电容或弥散效应)组成的简单串并联模型,根本无法贴合这复杂的曲线。拟合度低得可怜,残差图谱更是乱成一团。