Структура та властивості полімерних електролітів на основі поліетерів та анізометричних нанонаповнювачів - Автореферат

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИАВТОРЕФЕРАТ дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Науковий керівник доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Клепко Валерій Володимирович, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, завідувач відділом фізики полімерів Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, старший науковий співробітник Мамуня Євген Петрович, Інститут хімії високомолекулярних сполук НАН України, провідний науковий співробітник відділу полімерних композитів доктор фізико-математичних наук Ковальчук Олександр Васильович, Інститут фізики НАН України, провідний науковий співробітник відділу молекулярної фотоелектроніки Захист відбудеться “18” травня 2011 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.179.01 Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту хімії високомолекулярних сполук НАН України, м.Більшість публікацій даного напрямку присвячено вивченню фізико-хімічних та електрофізичних характеристик полімерних електролітів на основі поліетиленоксиду (ПЕО), що обумовлено його значною здатністю до сольватації неорганічних солей і як наслідок високою іонною провідністю матеріалів на його основі. Оскільки іонний транспорт в полімерних електролітах проходить, головним чином, через аморфні області, то кристалічність високомолекулярного ПЕО, а також його комплексів з солями лужних металів, значно знижує відповідні значення іонної провідності за кімнатних температур, що є критичним при їх використанні на практиці. Для вирішення вказаних проблем використовують, з одного боку, поліетери невеликої молекулярної маси (олігомери), які мають малий ступінь кристалічності і можуть бути використані як макромономери у складі блоккополімерів у комбінації з іншими повністю аморфними сполуками, з іншого - різноманітні наповнювачі, які окрім впливу на процеси агрегації в системі полімер-сіль можуть додатково змінювати характеристики функціональних матеріалів. Дослідження ж впливу на структуру та властивості полімерелектролітних систем нанонаповнювачів анізометричної форми взагалі носять поодинокий характер. Для дослідження структури, теплофізичних властивостей, характеристик релаксаційних процесів та іонної провідності ПЕ на основі поліетерів нами були використані методи ширококутового (ШКРР) та малокутового (МКРР) розсіяння рентгенівських променів (дослідження структури), диференційна сканувальна калориметрія (ДСК) (встановлення теплофізичних особливостей), метод діелектричної релаксаційної спектроскопії (ДРС) (для встановлення характеристик релаксаційних процесів та провідності).Дослідження методом ширококутового розсіяння рентгенівських променів (ШКРР) показали, що вихідний ПЕГ-300 та нанокомпозитні полімерні електроліти (ПЕ) на його основі за нормальних умов мають аморфну структуру, хоча, як показано методом диференційної скандувальної калориметрії (ДСК), здатні до кристалізації при зниженні температури (Тпл=247-252 К). Товщину стінок КНТ розраховували використовуючи криві ШКРР і рівняння Шеррера: , де - кутове розширення дифракційного максимуму (у радіанах), яке зазвичай визначається як ширина максимуму на половині його висоти (“півширина” максимуму) після попереднього вирахування фонового розсіяння; ?m - кутове положення дифракційного максимуму. Структурні та теплофізичні дослідження для ПЕГ-1000 і ПЕ на його основі показали, що на відміну від систем на основі ПЕГ-300, вони за нормальних умов мають аморфно-кристалічну структуру. Показано також, що при введенні в системи на основі ПЕГ-1000 карбонанотрубок кристалічність зменшується, що є наслідком стеричних перешкод, які створює розвинена поверхня нанонаповнювачів. Методом діелектричної релаксаційної спектроскопії (ДРС) встановлено, що всі концентраційні залежності провідності при постійному струмі для ПЕ на основі ПЕГ-1000 мають екстремальний характер (рис.В роботі вперше проведено систематичні дослідження впливу анізометричних нанонаповнювачів різної природи на структуру та властивості полімерних електролітів (ПЕ) на основі ПЕГ, ППГ та неорганічної солі. Одержані результати дають відповідь на ряд фундаментальних питань фізики полімерів, повязаних з процесами формування структури та особливостями переносу заряду в класичних полімерних електролітах у присутності нанонаповнювачів з анізометріїєю форми. Показано, що при введенні ОММТ до складу ПЕ спостерігається часткова інтеркаляція полімеру в міжплощинний простір шаруватого мінералу, тоді як введення ОЛП в полімерну матрицю призводить до його повної ексфоліації. Встановлено, що введення наповнювачів суттєво змінює іонну асоціацію в ПЕ, а саме, збільшує кількість вільних іонів і зменшує частку іонних пар та агрегатів вищих порядків, що в результаті приводить до підвищення рівня провідності наповнених ПЕ у порівнянні з ненаповненими.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ