Передмова

Властивості найрізноманітніших систем – біологічних, фізичних, хімічних, електрохімічних та багатьох інших найзручніше вивчати шляхом спостереження за відгуком системи на зовнішній вплив. Як зовнішній вплив на систему найчастіше застосовується періодичне збурення. Такий метод дослідження складних систем у найширшому трактуванні називається спектральним.
Методи спектрального аналізу складних систем беруть свій початок від робіт Кірхгофа, який під час дослідження явища рівноважного теплового випромінювання звернув увагу на важливість і глибокий фізичний зміст характеру залежності спостережуваних фізичних величин від частоти зовнішнього періодичного збурення. Переважно спектральні методи дослідження полягають у
вивченні відгуку системи на періодичне збурення зовнішнім впливом.
Метод імпедансної спектроскопії відіграє значну роль у фундаментальних та прикладних дослідженнях. Цей метод можна застосувати для дослідження будь-яких типів твердих та рідких матеріалів – іонних, ковалентних, змішаних, а також діелектриків. Особливо ефективна імпедансна спектроскопія під час вивчення процесів перенесення заряду у гетерогенних системах, включаючи границі розділу фаз, електродні границі, елементи мікроструктури. Саме тому в останнє десятиліття імпедансний метод утвердився як один з основних методів
дослідження композитних матеріалів та електрохімічних об’єктів. Порівняно з іншими методами фізичних досліджень імпедансна спектроскопія забезпечує найвищу точність для доволі широкого діапазону частот діючого сигналу і дає обширну інформацію про властивості досліджуваного об’єкта.
Особливо важливою для ефективності методу є також наявність сьогодні розвинутих засобів аналізу експериментальних даних для ідентифікації і побудови адекватних робочих моделей імпедансу.
Реальний об’єкт відгукується на діючий сигнал не пропорційно величині впливу. Тому природним розвиненням поняття імпедансу як лінійного наближення відгуку об’єкта на дію сигналу малого рівня є квадратичне наближення в розкладі цього відгуку в ряд Тейлора. Відгук електрохімічної системи в межах квадратичного наближення умовно можна назвати нелінійним
електрохімічним імпедансом.
Розвиток техніки експерименту, методів аналізу (на початку вісімдесятих років з’являються комп’ютеризовані системи для імпедансних досліджень) і теорії імпедансного моделювання знаменував якісно новий етап і створення методу, який узагальнено можна назвати імпедансною спектроскопією.
В останні роки було розвинуто методи для нестаціонарного нелінійного багатомірного і структурного аналізів, що дало змогу глибше вивчити процеси, що відбуваються на міжфазних границях. Саме з імпедансною спектроскопією пов’язані надії на ефективне і глибоке вивчення нанодисперсних матеріалів і нанокомпозитів.
Навчальний посібник призначений для студентів старших курсів вищих навчальних закладів, магістрів та аспірантів, що здобувають фах за фізичними, фізико-технічними та хімічними спеціальностями.
Це видання є першим в Україні за обсягом охоплення матеріалу та повнотою відображення найновіших досягнень методу імпедансної спектроскопії. Тому книга буде корисною також для науковців, які застосовують імпедансі методи під час дослідження складних класичних і квантових систем чи використовують дані імпедансної спектроскопії у наукових дослідженнях.

Іван Григорчак
Григорій Понеділок
Львів, 2011

Про авторів

ГРИГОРЧАК Іван Іванович
Доктор технічних наук.
Завідувач кафедри інженерного матеріалознавства та прикладної фізики Національного університету "Львівська політехніка".

ПОНЕДІЛОК Григорій Володимирович
Кандидат фізико-математичних наук, доцент.
Декан повної вищої освіти Інституту прикладної математики та фундаментальних наук Національного університету "Львівська політехніка".