Solid state ionics
திட-நிலை அயனியாக்கம் என்பது அயனி-மின்னணு கலப்பு கடத்தி மற்றும் முழு அயனி கடத்திகள் (திட எலக்ட்ரோலைட்டுகள்) மற்றும் அவற்றின் பயன்பாடுகள் பற்றிய ஆய்வு ஆகும். இந்த வகைக்குள் வரும் சில பொருட்கள் கனிம படிக மற்றும் பாலிக்ரிஸ்டலின் திடப்பொருட்கள், மட்பாண்டங்கள், கண்ணாடிகள், பாலிமர்கள் மற்றும் கலவைகள் ஆகியவை அடங்கும். திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்கள் போன்ற திட-நிலை அயனி சாதனங்கள், திரவ எலக்ட்ரோலைட்களுடன் ஒப்பிடக்கூடிய சாதனங்களை விட மிகவும் நம்பகமானவை மற்றும் நீண்ட காலம் நீடிக்கும், குறிப்பாக கடுமையான நிலைமைகளின் கீழ். திட-நிலை அயனிப் புலம் முதன்முதலில் ஐரோப்பாவில் உருவாக்கப்பட்டது, இது 1834 ஆம் ஆண்டில் திட எலக்ட்ரோலைட்கள் Ag2S மற்றும் PbF2 மீது மைக்கேல் ஃபாரடே மேற்கொண்ட ஆய்வில் தொடங்கியது. பின்னர் வால்தர் நெர்ன்ஸ்ட் என்பவரால் அடிப்படை பங்களிப்புகள் செய்யப்பட்டன, அவர் நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாட்டைப் பெற்று, பன்முகத்தன்மை கொண்ட டோப் செய்யப்பட்ட சிர்கோனியாவில் அயனி கடத்தலைக் கண்டறிந்தார், அதை அவர் தனது நெர்ன்ஸ்ட் விளக்கில் பயன்படுத்தினார். 1914 இல் வெள்ளி அயோடைடு வகைப்படுத்தப்பட்டது மற்றொரு முக்கிய படியாகும். 1930 ஆம் ஆண்டில், யாகோவ் ஃப்ரென்கெல், வால்டர் ஷாட்கி மற்றும் கார்ல் வாக்னர் ஆகியோரால் புள்ளி குறைபாடுகள் என்ற கருத்து நிறுவப்பட்டது, இதில் ஷாட்கி மற்றும் வாக்னர் ஆகியோரால் புள்ளி-குறைபாடு வெப்ப இயக்கவியலின் வளர்ச்சி அடங்கும்; இது அயனி படிகங்கள், அயனி-கடத்தும் கண்ணாடிகள், பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் மற்றும் நானோ கலவைகளில் அயனி மற்றும் மின்னணு போக்குவரத்தை விளக்க உதவியது. 20 ஆம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதியிலும் 21 ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியிலும், திட-நிலை அயனிகள் புதிய திட எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் தொகுப்பு மற்றும் தன்மை மற்றும் திட நிலை மின்கலன்கள் அமைப்புகள், எரிபொருள் செல்கள் மற்றும் சென்சார்களில் அவற்றின் பயன்பாடுகளில் கவனம் செலுத்தின. சாலிட் ஸ்டேட் அயனிக்ஸ் என்ற சொல் 1967 ஆம் ஆண்டில் டேகஹிகோ தகாஹாஷியால் உருவாக்கப்பட்டது, ஆனால் சாலிட் ஸ்டேட் அயனிக்ஸ் இதழ் தோன்றியதன் மூலம் 1980 கள் வரை பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படவில்லை. இந்த தலைப்பில் முதல் சர்வதேச மாநாடு 1972 ஆம் ஆண்டில் இத்தாலியின் பெல்ஜிரேட்டில் "திடப்பொருட்கள், திட நிலை பேட்டரிகள் மற்றும் சாதனங்களில் வேகமான அயன் போக்குவரத்து" என்ற பெயரில் நடைபெற்றது. 1830 களின் முற்பகுதியில், மைக்கேல் ஃபாரடே திரவ மற்றும் திட எலக்ட்ரோலைட்களில் உள்ள அயனிகளின் இயக்கத்தைக் கண்டுபிடிப்பதன் மூலம் மின் வேதியியல் மற்றும் திட-நிலை அயனிகளின் அடித்தளத்தை அமைத்தார். முன்னதாக, 1800 ஆம் ஆண்டில், அலெஸாண்ட்ரோ வோல்டா தனது மின்னழுத்த குவியலில் ஒரு திரவ எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்தினார், இது முதல் மின் வேதியியல் பேட்டரி, ஆனால் அயனிகள் இந்த செயல்பாட்டில் ஈடுபட்டுள்ளன என்பதை உணரத் தவறிவிட்டது. இதற்கிடையில், மின்சார மின்னோட்டம் மூலம் தீர்வுகளை சிதைப்பது குறித்த தனது பணியில், ஃபாரடே அயனி, நேர்மின் அயனி, எதிர்மின் அயனி, மின்முனை, அனோட், கேத்தோடு, எலக்ட்ரோலைட் மற்றும் மின்னாற்பகுப்பு ஆகியவற்றின் கருத்துக்களை மட்டுமல்லாமல், அவற்றுக்கான இன்றைய சொற்களையும் கூட பயன்படுத்தினார். ஃபாரடே ஒரு எலக்ட்ரோலைட்டில் உள்ள மின்சாரத்தை அயனிகளின் இயக்கத்துடன் தொடர்புபடுத்தினார், மேலும் அயனிகள் மின்னாற்பகுப்பு மூலம் உறுப்புகளாக மாற்றப்படும்போது அவற்றின் கட்டணங்களை மின்முனையுடன் பரிமாறிக்கொள்ள முடியும் என்பதைக் கண்டுபிடித்தார். அவர் அந்த செயல்முறைகளை மின்னாற்பகுப்பின் இரண்டு விதிகளால் அளந்தார். முதல் விதி (1832), எலக்ட்ரோடில் உள்ள ஒரு பொருளின் நிறை, αm, எலக்ட்ரோலைட் வழியாக அனுப்பப்படும் மின்னூட்டத்தின் அளவு, αq உடன் நேரியல் ரீதியாக அதிகரிக்கிறது என்று கூறியது. இரண்டாவது விதி (1833) αm மற்றும் "மின் வேதியியல் சமமான" இடையே விகிதாசாரத்தை நிறுவியது மற்றும் ஃபாரடே மாறிலி F ஐ F = (αq/αm) (M/z) என வரையறுத்தது, இதில் M என்பது மோலார் மாஸ் மற்றும் z என்பது அயனியின் சார்ஜ் ஆகும். 1834 ஆம் ஆண்டில், ஃபாரடே சூடான திட எலக்ட்ரோலைட்கள் Ag2S மற்றும் PbF2 இல் அயனி கடத்துத்திறனைக் கண்டுபிடித்தார். PbF2 இல், வெப்பத்தின் மீது கடத்துத்திறன் அதிகரிப்பு திடீரென்று இல்லை, ஆனால் நூறு டிகிரி செல்சியஸுக்கு மேல் பரவியது. ஃபாரடே மாற்றம் என்று அழைக்கப்படும் இத்தகைய நடத்தை, கேஷன் கடத்திகள் Na2S மற்றும் Li4SiO4 மற்றும் எதிர்மின் அயனி கடத்திகள் PbF2, CaF2, SrF2, SrCl2 மற்றும் LaF3 ஆகியவற்றில் காணப்படுகிறது. பின்னர் 1891 ஆம் ஆண்டில், ஜோஹன் வில்ஹெல்ம் ஹிட்டோர்ஃப் மின் வேதியியல் செல்களில் உள்ள அயனி போக்குவரத்து எண்களைப் பற்றி அறிவித்தார், மேலும் 20 ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில் அந்த எண்கள் திடமான எலக்ட்ரோலைட்டுகளுக்கு தீர்மானிக்கப்பட்டன. முதல் கோட்பாடுகள் மற்றும் பயன்பாடுகள் மின்னழுத்தக் குவியல் டேனியல் செல், எரிபொருள் செல் மற்றும் ஈய அமில மின்கலன் போன்ற தொடர்ச்சியான மேம்பட்ட மின்கலன்களைத் தூண்டியது. 1800 களின் பிற்பகுதியில் வில்ஹெல்ம் ஓஸ்ட்வால்ட் மற்றும் வால்தர் நெர்ன்ஸ்ட் ஆகியோரின் கோட்பாடுகளிலிருந்து அவர்களின் செயல்பாடு பெரும்பாலும் புரிந்து கொள்ளப்பட்டது. 1894 ஆம் ஆண்டில் ஓஸ்ட்வால்ட் ஒரு எரிபொருள் கலத்தில் ஆற்றல் மாற்றத்தை விளக்கினார், மேலும் அதன் செயல்திறன் வெப்ப இயக்கவியலால் மட்டுப்படுத்தப்படவில்லை என்று வலியுறுத்தினார். ஓஸ்ட்வால்ட், ஜாகோபஸ் ஹென்ரிகஸ் வான் 'டி ஹாஃப் மற்றும் ஸ்வான்டே அர்ஹேனியஸ் ஆகியோருடன் சேர்ந்து, மின் வேதியியல் மற்றும் வேதியியல் அயனி கோட்பாட்டின் நிறுவனத் தந்தை ஆவார், மேலும் 1909 இல் வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்றார். அவரது பணியை நெர்ன்ஸ்ட் சமன்பாட்டைப் பெற்ற வால்தர் நெர்ன்ஸ்ட் தொடர்ந்தார், மேலும் அவர் தனது நெர்ன்ஸ்ட் விளக்கில் பயன்படுத்திய பன்முகத்தன்மை கொண்ட டோப் செய்யப்பட்ட சிர்கோனியாவில் அயனி கடத்தலை விவரித்தார். 1887 ஆம் ஆண்டில் வெளியிடப்பட்ட அர்ஹீனியஸின் விலகல் கோட்பாட்டால் நெர்ன்ஸ்ட் ஈர்க்கப்பட்டார், இது கரைசலில் உள்ள அயனிகளை நம்பியது. 1889 ஆம் ஆண்டில் அவர் மின் வேதியியல் மற்றும் வேதியியல் சமநிலைக்கு இடையிலான ஒற்றுமையை உணர்ந்தார், மேலும் பல்வேறு மின் வேதியியல் செல்களின் வெளியீட்டு மின்னழுத்தத்தை அவற்றின் கூறுகளின் வெப்ப இயக்கவியல் பண்புகளிலிருந்து திரவ எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் அடிப்படையில் சரியாக கணித்த தனது புகழ்பெற்ற சமன்பாட்டை உருவாக்கினார். அவரது கோட்பாட்டு பணியைத் தவிர, 1897 ஆம் ஆண்டில் நெர்ன்ஸ்ட் ஒரு திடமான எலக்ட்ரோலைட்டைப் பயன்படுத்திய முதல் விளக்குக்கு காப்புரிமை பெற்றார். தற்போதுள்ள கார்பன்-இழை விளக்குகளுக்கு மாறாக, நெர்ன்ஸ்ட் விளக்கு காற்றில் செயல்பட முடியும் மற்றும் அதன் உமிழ்வு நிறமாலை பகல் நேரத்திற்கு நெருக்கமாக இருந்ததால் இரண்டு மடங்கு அதிக செயல்திறன் கொண்டது. பேர்லினில் உள்ள ஒரு லைட்டிங் நிறுவனமான AEG, ஒரு மில்லியன் ஜெர்மன் தங்க மதிப்பெண்களுக்கு நெர்ன்ஸ்டின் காப்புரிமையை வாங்கியது, இது அந்த நேரத்தில் ஒரு அதிர்ஷ்டமாக இருந்தது, மேலும் 800 நெர்ன்ஸ்ட் விளக்குகளைப் பயன்படுத்தி உலகின் கண்காட்சி யுனிவர்செல்லில் (1900) தங்கள் சாவடியில் ஒளிரச் செய்தது. வெள்ளி ஆலைடுகளில் உள்ள அயனி கடத்துத்திறன் 19ஆம் மற்றும் 20ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில் விவரிக்கப்பட்ட பல திட மின்னாற்பகுப்புகளில், வெள்ளி அயோடைடின் உயர் வெப்பநிலை படிக வடிவமான α-AgI, மிக முக்கியமான ஒன்றாக பரவலாகக் கருதப்படுகிறது. அதன் மின் கடத்தல் 1914 இல் கார்ல் டுபாண்ட் மற்றும் ஈ. லோரென்ஸ் ஆகியோரால் வகைப்படுத்தப்பட்டது. ஏ. ஜி. ஐ, ஏ. ஜி. சி. எல் மற்றும் ஏ. ஜி. பி. ஆர் பற்றிய அவர்களின் ஒப்பீட்டு ஆய்வு, α-ஏ. ஜி. ஐ, வெப்ப ரீதியாக நிலையானது மற்றும் 147 மற்றும் 555 டிகிரி செல்சியஸுக்கு இடையில் அதிக கடத்தும் தன்மை கொண்டது என்பதை நிரூபித்தது; இந்த வரம்பில் வெப்பநிலையுடன் கடத்துத்திறன் பலவீனமாக அதிகரித்தது, பின்னர் உருகும்போது குறைந்தது. இந்த நடத்தை முழுமையாக மாற்றியமைக்கக்கூடியது மற்றும் சமநிலையற்ற விளைவுகளை விலக்கியது. டுபாண்ட்ட் மற்றும் லோரென்ஸ் α-CuI, α-CuBr, β-CuBr, மற்றும் Ag2S, Ag2Se மற்றும் Ag2Te இன் உயர் வெப்பநிலை கட்டங்கள் போன்ற ஒத்த நடத்தை கொண்ட பிற பொருட்களை விவரித்தனர். அவர்கள் கடத்துத்திறனை வெள்ளி மற்றும் குப்ரஸ் ஆலைடுகளில் உள்ள நேர்மின் அயனிகளுடனும், வெள்ளி சால்கோஜெனைடுகளில் உள்ள அயனிகள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களுடனும் தொடர்புபடுத்தினர். அயனி படிகங்களில் புள்ளி குறைபாடுகள் 1926 ஆம் ஆண்டில், யாகோவ் ஃப்ரென்கெல், ஏஜிஐ போன்ற அயனி படிகத்தில், வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையில், நேர்மின் அயனிகளின் ஒரு சிறிய பகுதி, α, அவற்றின் வழக்கமான ஜாலக தளங்களிலிருந்து இடைநிலை நிலைகளுக்கு இடம்பெயர்கின்றன என்று பரிந்துரைத்தார். ஃப்ரென்கெல் ஜோடிகளின் ஒரு மோலை உருவாக்குவதற்கான கிப்ஸ் ஆற்றலுடன் α ஐ அவர் தொடர்புபடுத்தினார், α = exp (-αG/2RT), இங்கு T என்பது வெப்பநிலை மற்றும் R என்பது வாயு மாறிலி; αG = 100 kJ/mol இன் பொதுவான மதிப்புக்கு, 100 °C இல் α ~ 1 மற்றும் 400 °C இல் ~ 6. இந்த யோசனை இயற்கையாகவே குறைபாடு இல்லாத அயனி படிகங்களில் மொபைல் அயனிகளின் பாராட்டத்தக்க பகுதியின் இருப்பை விளக்கியது, இதனால் அவற்றில் உள்ள அயனி கடத்துத்திறன். ஃப்ரென்கெலின் யோசனையை கார்ல் வாக்னர் மற்றும் வால்டர் ஷாட்கி ஆகியோர் தங்கள் 1929 கோட்பாட்டில் விரிவுபடுத்தினர், இது அயனி படிகங்களில் உள்ள புள்ளி குறைபாடுகளின் சமநிலை வெப்ப இயக்கவியலை விவரிக்கிறது. குறிப்பாக, வாக்னர் மற்றும் ஷாட்கி ஆகியோர் அந்த படிகங்களில் உள்ள ஸ்டோச்சியோமெட்ரியிலிருந்து விலகல்களை படிக கூறுகளின் வேதியியல் ஆற்றல்களுடன் தொடர்புபடுத்தினர், மேலும் கலப்பு மின்னணு மற்றும் அயனி கடத்தலின் நிகழ்வை விளக்கினர். வாக்னர் மற்றும் ஷாட்கி ஆகியோர் ஏபி வகையின் ஸ்டோச்சியோமெட்ரிக் பைனரி அயனி படிகத்தில் புள்ளி-குறைபாடு கோளாறின் நான்கு தீவிர நிகழ்வுகளைக் கருத்தில் கொண்டனர்ஃ இடைநிலை நேர்மின் அயனிகளின் ஜோடிகள் ஏ + மற்றும் லேட்டிஸ் காலியிடங்கள் (ஃப்ரென்கெல் குறைபாடுகள்) இடைநிலை நேர்மின் அயனிகளின் ஜோடிகள் பி-மற்றும் லேட்டிஸ் காலியிடங்கள் (ஃப்ரென்கெல் எதிர்ப்பு குறைபாடுகள்) இடைநிலை நேர்மின் அயனிகளின் ஜோடிகள் ஏ + மற்றும் இடைநிலை நேர்மின் அயனிகளின் ஜோடிகள் பி-காலியிடங்கள் இல்லாமல் ஏ மற்றும் பி-வகை நேர்மின் காலியிடங்களின் ஜோடிகள் இடைநிலை இல்லாமல் (ஷாட்கி கோளாறு). வகை-3 கோளாறு நடைமுறையில் ஏற்படாது, மேலும் வகை 2 நேர்மின் அயனிகள் நேர்மின் அயனிகளை விட சிறியதாக இருக்கும்போது மட்டுமே அரிதான சந்தர்ப்பங்களில் காணப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் 1 மற்றும் 4 ஆகிய இரண்டு வகைகளும் பொதுவானவை மற்றும் ஒரே எக்ஸ்ப் (-δG/2RT) வெப்பநிலை சார்பைக் காட்டுகின்றன. பின்னர் 1933 ஆம் ஆண்டில், வாக்னர் உலோக ஆக்சைடுகளில் உலோகத்தின் அதிகப்படியான விளைவு கூடுதல் எலக்ட்ரான்களை ஏற்படுத்தும், அதே நேரத்தில் உலோகத்தின் பற்றாக்குறை எலக்ட்ரான் துளைகளை உருவாக்கும், அதாவது அணு அல்லாத ஸ்டோயிகியோமெட்ரி கலப்பு அயனி-மின்னணு கடத்தலுக்கு வழிவகுக்கும் என்று பரிந்துரைத்தார். அயனிக் கண்ணாடிகளின் பிற வகைகள் புள்ளி குறைபாட்டால் அதிகப்படியான அயனிகள் வழங்கப்பட்ட படிக அயனி கடத்திகள் பற்றிய ஆய்வுகள் 1950 களில் தொடர்ந்தன, மேலும் ஒவ்வொரு சேர்மத்திற்கும் அதன் அயனி கட்டமைப்பைப் பொறுத்து கடத்தலின் குறிப்பிட்ட வழிமுறை நிறுவப்பட்டது. 1970 களின் பிற்பகுதியில் கண்ணாடி மற்றும் பாலிமெரிக் எலக்ட்ரோலைட்டுகளின் தோற்றம் புதிய அயனி கடத்தல் வழிமுறைகளை வழங்கியது. கண்ணாடிகளில் ஒப்பீட்டளவில் பரந்த அளவிலான கடத்துத்திறன் அடையப்பட்டது, இதில் நடமாடும் அயனிகள் மேட்ரிக்ஸிலிருந்து மாறும் வகையில் துண்டிக்கப்பட்டன. சில உப்புகளுடன் ஒரு கண்ணாடியை ஊசி போடுவதன் மூலமோ அல்லது ஒரு கண்ணாடி கலவையைப் பயன்படுத்துவதன் மூலமோ கடத்துத்திறனை அதிகரிக்க முடியும் என்று கண்டறியப்பட்டது. அறை வெப்பநிலையில் கடத்துத்திறன் மதிப்புகள் 0,03 S/cm வரை அதிகமாக இருக்கலாம், செயல்படுத்தும் ஆற்றல்கள் 20 kJ/mol வரை குறைவாக இருக்கலாம். படிகங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, கண்ணாடிகள் ஐசோட்ரோபிக் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன, தொடர்ந்து ட்யூன் செய்யக்கூடிய கலவை மற்றும் நல்ல வேலை திறன் கொண்டவை; அவை தீங்கு விளைவிக்கும் தானிய எல்லைகளைக் கொண்டிருக்கவில்லை மற்றும் எந்த வடிவத்திலும் வடிவமைக்கப்படலாம், ஆனால் அவற்றின் அயனி போக்குவரத்தைப் புரிந்துகொள்வது நீண்ட தூர வரிசை இல்லாததால் சிக்கலானது. வரலாற்று ரீதியாக, அயனி கடத்துத்திறனுக்கான சான்றுகள் 1880 களில் வழங்கப்பட்டன, அப்போது ஜெர்மன் விஞ்ஞானிகள் துரிங்கியன் கண்ணாடியால் செய்யப்பட்ட நன்கு அளவீடு செய்யப்பட்ட தெர்மோமீட்டர் கொதிக்கும் நீரில் மூழ்கிய சிறிது நேரத்திலேயே பனியில் வைக்கப்படும்போது 0 டிகிரி செல்சியஸுக்கு பதிலாக-0.5 டிகிரி செல்சியஸைக் காண்பிக்கும் என்பதைக் கவனித்தனர், மேலும் பல மாதங்களுக்குப் பிறகுதான் குணமடைகிறது. 1883 ஆம் ஆண்டில், கண்ணாடியில் சோடியம் மற்றும் பொட்டாசியம் கலவையை சோடியம் அல்லது பொட்டாசியம் மூலம் மாற்றுவதன் மூலம் அவர்கள் இந்த விளைவை 10 மடங்கு குறைத்தனர். இந்த கண்டுபிடிப்பு ஓட்டோ ஷாட் முதல் துல்லியமான லித்தியம் அடிப்படையிலான தெர்மோமீட்டரை உருவாக்க உதவியது. கண்ணாடியில் உள்ள அயனி கடத்துத்திறன் குறித்த மேலும் முறையான ஆய்வுகள் 1884 இல் தோன்றின, ஆனால் ஒரு நூற்றாண்டுக்குப் பிறகுதான் பரந்த கவனத்தைப் பெற்றன. பல உலகளாவிய விதிகள் அயனி கண்ணாடிகளுக்கு அனுபவபூர்வமாக வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன மற்றும் மின் கடத்துத்திறன் σ (ν)-σ (0) ~ νp இன் அதிர்வெண் சார்பு போன்ற பிற அயனி கடத்திகளுக்கு நீட்டிக்கப்பட்டுள்ளன, இதில் அடுக்கு p பொருளைப் பொறுத்தது, ஆனால் வெப்பநிலையில் அல்ல, குறைந்தபட்சம் ~ 100 K க்கு கீழே. 1975 ஆம் ஆண்டில், ஷெஃபீல்ட் (இங்கிலாந்து)-ஐச் சேர்ந்த பாலிமர் வேதியியலாளரான பீட்டர் வி. ரைட், பாலிஎதிலீன் ஆக்சைடு (PEO) மேட்ரிக்ஸில் சோடியம் மற்றும் பொட்டாசியம் உப்புகளைக் கொண்ட முதல் பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டை உருவாக்கினார். பின்னர் மற்றொரு வகை பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள், பாலி எலக்ட்ரோலைட், முன்வைக்கப்பட்டன, அங்கு அயனிகள் நடுநிலை, பாலிமர் மேட்ரிக்ஸை விட மின்சாரத்தால் சார்ஜ் செய்யப்பட்டவை வழியாக நகர்ந்தன. பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டுகள் கண்ணாடிகளை விட குறைந்த கடத்துத்திறனைக் காட்டின, ஆனால் அவை மலிவானவை, மிகவும் நெகிழ்வானவை மற்றும் எளிதாக இயந்திரம் மற்றும் பல்வேறு வடிவங்களில் வடிவமைக்கப்படலாம். அயனி கண்ணாடிகள் பொதுவாக கீழே இயக்கப்படும் அதே வேளையில், பாலிமர் கடத்திகள் பொதுவாக அவற்றின் கண்ணாடி மாற்ற வெப்பநிலையை விட அதிகமாக வெப்பப்படுத்தப்படுகின்றன. இதன் விளைவாக, மின்சார புலம் மற்றும் இயந்திர சிதைவு இரண்டும் பாலிமர்களில் ஒரே மாதிரியான நேர அளவில் சிதைகின்றன, ஆனால் கண்ணாடிகளில் அல்ல. 1983 மற்றும் 2001 க்கு இடையில், அயனி கடத்துத்திறனுக்கு உருவமற்ற பின்னமே காரணம் என்று நம்பப்பட்டது, அதாவது, பாலிமர்களில் வேகமான அயனி போக்குவரத்துக்கு (கிட்டத்தட்ட) முழுமையான கட்டமைப்புக் கோளாறு அவசியம். இருப்பினும், பல படிக பாலிமர்கள் 2001 ஆம் ஆண்டில் விவரிக்கப்பட்டுள்ளன, பின்னர் அயனி கடத்துத்திறன் 0.01 S/cm 30 ° C ஆகவும், செயல்படுத்தும் ஆற்றல் 0.24 eV ஆகவும் இருந்தது. நானோ கட்டமைப்புகள் 1970 கள்-80 களில், நானோசைஸ் செய்யப்பட்ட அமைப்புகள் அயனி கடத்துத்திறனை பாதிக்கலாம் என்று உணரப்பட்டது, இது நானோ அயனிக்ஸின் ஒரு புதிய துறையைத் திறக்கிறது. 1973 ஆம் ஆண்டில், லித்தியம் அயோடைடு (எல்ஐஐ) படிகங்களின் அயனி கடத்துத்திறனை 50 மடங்கு அதிகரிக்க முடியும் என்று தெரிவிக்கப்பட்டது, அதில் ஒரு நுண்ணிய தூள் "இன்சுலேடிங்" பொருள் (அலுமினா) சேர்ப்பதன் மூலம். இந்த விளைவு 1980 களில் அலுமினா நானோ துகள்களுடன் டோப் செய்யப்பட்ட Ag-மற்றும் Tl-ஆலைடுகளில் மீண்டும் உருவாக்கப்பட்டது. இதேபோல், இன்சுலேட்டிங் நானோ துகள்களைச் சேர்ப்பது அயனி பாலிமர்களின் கடத்துத்திறனை அதிகரிக்க உதவியது. இந்த எதிர்பாராத முடிவுகள் மேட்ரிக்ஸ்-நானோ துகள்கள் இடைமுகத்தில் சார்ஜ் பிரிப்பதன் மூலம் விளக்கப்பட்டன, இது மேட்ரிக்ஸுக்கு கூடுதல் கடத்தும் சேனல்களை வழங்கியது, மேலும் இந்த இடைமுகத்தின் பரப்பளவை அதிகரிக்க நிரப்பு துகள்களின் சிறிய அளவு தேவைப்பட்டது. படிக அயனி கடத்திகளில் உள்ள தானிய எல்லைகளுக்கு இதே போன்ற சார்ஜ்-பிரிப்பு விளைவுகள் காணப்பட்டன. 1971 வாக்கில், ரூபிடியம் சில்வர் அயோடைடு (RbAg4I5) அடிப்படையிலான திட-நிலை செல்கள் மற்றும் மின்கலன்கள் பரந்த அளவிலான வெப்பநிலை மற்றும் வெளியேற்ற நீரோட்டங்களில் வடிவமைக்கப்பட்டு சோதிக்கப்பட்டன. RbAg4I5 இன் ஒப்பீட்டளவில் அதிக கடத்துத்திறன் இருந்தபோதிலும், ஒரு யூனிட் எடைக்கு குறைந்த ஒட்டுமொத்த ஆற்றல் உள்ளடக்கம் காரணமாக அவை ஒருபோதும் வணிகமயமாக்கப்படவில்லை. 5 W·h/கிலோ). மாறாக, எல்ஐஐ, இது சிஏ மட்டுமே கடத்துத்திறனைக் கொண்டிருந்தது. அறை வெப்பநிலையில் 1 S/cm, செயற்கை பேஸ்மேக்கர்களுக்கான பேட்டரிகளில் பரந்த அளவிலான பயன்பாட்டைக் கண்டறிந்தது. அத்தகைய முதல் சாதனம், பயன்படுத்தப்படாத எல்ஐஐ அடிப்படையிலானது, மார்ச் 1972 இல் இத்தாலியின் ஃபெராராவில் ஒரு மனிதனுக்குள் பொருத்தப்பட்டது. அதன் கடத்துத்திறனை அதிகரிக்க அலுமினா நானோ துகள்களுடன் டோப் செய்யப்பட்ட எல்ஐஐயின் ஒரு படலத்தை மின்னாற்பகுப்பாகப் பயன்படுத்திய பிற்கால மாதிரிகள். லி அனோட் மற்றும் அயோடின்-பாலி (2-வினைல்பைரிடின்) கேத்தோடு இடையே ஒரு உள்ளிருப்பு இரசாயன எதிர்வினையில் லிஐ உருவாக்கப்பட்டது, எனவே அறுவை சிகிச்சையின் போது அரிப்பு மற்றும் விரிசல்களிலிருந்து சுயமாக குணப்படுத்தப்பட்டது. உருகிய சோடியம் அனோட் மற்றும் உருகிய கந்தக கேத்தோடுக்கு இடையில் சாண்ட்விச் செய்யப்பட்ட பீங்கான் β-Al2O3 எலக்ட்ரோலைட்டை அடிப்படையாகக் கொண்ட சோடியம்-கந்தக செல்கள் அதிக ஆற்றல் அடர்த்திகளைக் காட்டின, அவை 1990 களில் கார் பேட்டரிகளுக்கு பரிசீலிக்கப்பட்டன, ஆனால் அலுமினாவின் உடையக்கூடிய தன்மை காரணமாக புறக்கணிக்கப்பட்டன, இதன் விளைவாக உருகிய சோடியம் மற்றும் கந்தகத்திற்கு இடையிலான எதிர்வினை காரணமாக விரிசல்கள் மற்றும் முக்கியமான செயலிழப்பு ஏற்பட்டது. β-Al2O3 ஐ நாசிகானுடன் மாற்றுவது இந்த பயன்பாட்டைச் சேமிக்கவில்லை, ஏனெனில் இது விரிசல் சிக்கலைத் தீர்க்கவில்லை, மேலும் நாசிகான் உருகிய சோடியத்துடன் வினைபுரிந்ததால். யட்ரியா-நிலைப்படுத்தப்பட்ட சிர்கோனியா கார்களில் உள்ள ஆக்ஸிஜன் சென்சார்களில் திடமான எலக்ட்ரோலைட்டாக பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது ஆக்ஸிஜன் மற்றும் வெளியேற்ற வாயுவின் விகிதத்தைப் பொறுத்து மின்னழுத்தத்தை உருவாக்குகிறது மற்றும் எரிபொருள் உட்செலுத்திக்கு மின்னணு பின்னூட்டத்தை வழங்குகிறது. இத்தகைய சென்சார்கள் பல உலோகவியல் மற்றும் கண்ணாடி தயாரிக்கும் தொழிற்சாலைகளிலும் நிறுவப்பட்டுள்ளன. திடமான வெள்ளி ஆலைடு மின்னாற்பகுப்புகளை அடிப்படையாகக் கொண்ட கார்பன் டை ஆக்சைடு, குளோரின் மற்றும் பிற வாயுக்களின் ஒத்த சென்சார்கள் 1980கள்-1990களில் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. 1980 களின் நடுப்பகுதியில் இருந்து, ஸ்மார்ட் கண்ணாடியில் எலக்ட்ரோக்ரோமிக் படலம் (பொதுவாக WO3) மற்றும் அயனி சேமிப்பு படலம் (பொதுவாக LiKOO2) ஆகியவற்றைப் பிரிக்க ஒரு Li-அடிப்படையிலான திட எலக்ட்ரோலைட் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது வெளிப்புற மின்னழுத்தத்தால் கட்டுப்படுத்தப்படும் ஒரு சாளரமாகும். திட-நிலை அயனி கடத்திகள் லித்தியம்-அயன் மின்கலன்கள், புரோட்டான் பரிமாற்ற சவ்வு எரிபொருள் செல்கள் (பி. இ. எம். எஃப். சி), சூப்பர் கெபாசிட்டர்கள், ஒரு புதிய வகை மின் வேதியியல் ஆற்றல் சேமிப்பு சாதனங்கள் மற்றும் திட ஆக்சைடு எரிபொருள் செல்கள், எரிபொருளை ஆக்சிஜனேற்றுவதன் மூலம் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் சாதனங்கள் ஆகியவற்றின் அத்தியாவசிய கூறுகளாகும். 1960 களின் பிற்பகுதியில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட நெகிழ்வான ஃப்ளோரோபோலிமர்-பாலிமரான நாஃபியோன், PEMFC களில் பாலிமர் எலக்ட்ரோலைட்டாக பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும் காண்க திட-நிலை மின்கலன் குறிப்புகள் மின் வேதியியல்