عنوان پایان‌نامه
هدایت الکترولیت های جامد پلیمری بر پایه پلی(اتیلن اکساید) :بررسی اثر ماهیت محدودیت نانو متری
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی - صنایع پلیمر
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1156.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 54014
- تاریخ دفاع
- ۲۶ تیر ۱۳۹۱
- دانشجو
- یاسر فرج الهی
- استاد راهنما
- سیدحسن جعفری امان آبادی
- چکیده
- برای بررسی اثر دمای انتقال شیشه (Tg) زمینه روی محدودیت پلی(اتیلن اکساید) (PEO) و هدایت یونی، سه پلیمر با سه Tg متفاوت سنتز شد و سه مخلوط حاوی PEO تهیه گردید. در ابتدا پلی(متیل متاکریلات) و دو نوع کوپلیمر پلی(متیل متاکریلات-اتفاقی-بوتیل اکریلات) با ترکیب¬درصد متفاوت مونومرها با روش توده سنتز شد و سپس با این پلیمرها، سه مخلوط PEO/PMMA(20/80) ، PEO/Copolymer1(20/80) و PEO/Copolymer2(20/80) به روش ریخته¬گری محلولی تهیه گردیدند. در حین اختلاط، 2% وزنی نمک پرکلرات لیتیم (LiClO4) نسبت به وزن PEO ( EO/Li = 118) به هر مخلوط اضافه شد. نمونه¬های فیلمی تهیه شده با ریخته¬گری، پس از خشک شدن کامل، تحت آزمایش¬های گرمایی با استفاده از گرماسنجی روبشی تفاضلی (DSC) و آزمایش¬های دینامیکی و هدایت یونی با استفاده از طیف¬سنجی آسایش دی¬الکتریک (DRS) قرار گرفتند. نتایج DSC نشان داد که هر سه مخلوط، امتزاج¬پذیر و بی¬نظم بوده و در دمای اتاق به حالت جامد هستند. مشتق نتایج DSC نیز ناهمگونی دینامیکی هر سه مخلوط امتزاج¬پذیر را آشکار کرد. از نتایج دینامیکی گرفته شده با طیف¬سنجی دی¬الکتریک نیز مشخص شد که در هر سه مخلوط دو نوع آسایش، یکی در فرکانس¬های بالا و دیگری در فرکانس¬های پایین اتفاق می¬افتد که آسایش فرکانس¬های بالا، به آسایش متوسط مخلوط و آسایش فرکانس¬های پایین، به قطبش الکترودی و/یا قطبش بین¬سطحی نسبت داده شده است. هدایت DC سه مخلوط با تکنیک طیف¬سنجی دی¬الکتریک مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی مشخص شد که وابستگی دمایی هدایت یونی در هر سه مخلوط، رفتار متفاوتی در ناحیه بالا و ناحیه پایین Tg متوسط مخلوط نشان می¬دهد. برازش داده¬های هدایت یونی نشان داد که در زیر Tg مخلوط، رفتار آرنیوسی و بالای Tg مخلوط، رفتار سوپر- آرنیوسی(VFT) می¬باشد و در حقیقت، یک حالت همگذری از ناحیه دمایی بالا به سمت ناحیه دمایی پایین وجود دارد. رفتار آرنیوسی مشاهده شده در زیر Tg هر مخلوط، مشابه با نانوکامپوزیت¬های پلیمری، به محدودیت زنجیرهای PEO توسط ماتریس سخت نسبت داده شد. برای بررسی بیشتر اثر Tg ماتریس روی محدودیت PEO و در نتیجه هدایت یونی مخلوط، هدایت DC سه مخلوط در حالت هم¬ساختار با استفاده از معیار (T-Tg) باهم مقایسه شد. در این مقایسه مشخص شد که با کاهش Tg ماتریس، هدایت یونی مخلوط به صورت قانونمند کاهش می¬یابد. این طور به نظر می¬رسد که زمانی که دیواره¬های محدودکننده که از طریق ماتریس سخت روی زنجیرهای PEO اعمال می¬شوند، سخت¬تر می¬شوند، اثر محدودیت روی زنجیرهای PEO تشدید می¬شود و در نتیجه با توجه به افزایش دینامیک بخشی PEO، هدایت یونی مخلوط افزایش می¬یابد. اگرچه از دیدگاه فناوریک، این آلیاژها هدایت یونی خوبی نداشتند، ولی با توجه به خواص مکانیکی خوب این آلیاژها به خصوص در دماهای بالا، این سامانه¬ها می¬توانند کاندیداهای خوبی برای استفاده در باتری¬های لیتیمی به عنوان الکترولیت جامد باشند.
- Abstract
- Three miscible blends, poly(ethylene oxide)/poly(methyl methacrylate) (PEO/PMMA) (20/80), poly(ethylene oxide)/poly(methyl methacrylate-Co-butyl acrylate)(PEO/Copolymer1)(20/80) and poly(ethylene oxide)/poly(methyl methacrylate-Co-butyl acrylate)(PEO/Copolymer2)(20/80) consisting of 2 wt. % of lithium perchlorate salt(LiClO4) respect to PEO content were prepared by a solution casting method. Dynamic heterogeneity, effect of matrix glass transition temperature (Tg) on confinement of PEO and ionic conductivity in these blends have been investigated by using thermal analysis and dielectric spectroscopy. Differential Scanning Calorimetry (DSC) results revealed that these blends are fully miscible and glassy at room temperature. Two distinct glass transitions have also been resolved for all blends which demonstrate dynamic heterogeneity in these blends. Real and loss part of the dielectric permittivity showed two separate relaxation processes in all miscible blends and experimental data fitted by Havriliak-Negami function. The relaxation process in high frequencies is related to chain relaxation and low frequencies relaxation is attributed to the electrode and/or interfacial polarization. Existence of electrode polarization was confirmed by a peak in ?" spectra in the low frequency region. The temperature dependency of ionic conductivity in these systems shows a cross over from a Vogel-Fulcher-Tammann (super-Arrhenius) behavior at high temperatures to an Arrhenius
