Naslov
RADIJACIJSKO POBOLJŠANJE SVOJSTAVA POLIELEKTROLITA (PEO)8ZnCl2
(RADIATION MODIFICATION OF (PEO)8ZnCl2 POLYELECTROLYTE)

Autori
PUCIĆ, Irina ; TURKOVIĆ, Aleksandra

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Sažeci sa skupova, sažetak, znanstveni

Izvornik
2. dan elektrokemije / Gojo, Miroslav - Zagreb : Hrvatsko društvo kemijskih inženjera i tehnologa (HDKI), 2003, 48-49

ISBN
953-6894-09-2

Skup
2. dan elektrokemije

Mjesto i datum
Zagreb, Hrvatska, 06.06.2003

Vrsta sudjelovanja
Poster

Vrsta recenzije
Domaća recenzija

Ključne riječi
poli(etilen oksid); polielektrolit; ionizirajuće zračenje; umrežavanje; kristaliničnost; DSC; FTIR; optička mikroskopija
(poly(ethylene oxide); polyelectrolyte; ionizing radiation; crosslinking; crystallinity DSC; FTIR; optical microscopy)

Sažetak
Čvrsti elektroliti koji se sastoje od kompleksa poli(etilen oksida), PEO, visoke molekularne mase i neke soli tehnološki su sve važniji [1]. PEO je semikristaliničan polimer a u njegovoj amorfnoj fazi transport iona se odvija za dva do tri reda veličine brže nego u kristaliničnoj. Stoga je razumljivo nastojanje da se prirede filmovi koji imaju veliki udio stabilne amorfne faze, nisku temperaturu staklišta i faznog prijelaza u superionsku fazu tj., tališta sferulita, mikrometarskih kristalnih tvorbi u polimernoj matrici. Takvi bi polimeri imali veću fleksibilnost i vodljivost a jedan od načina da se to postigne je umrežavanje poli(etilen oksida), koje se može inicirati kemijskim incijatorima, fotokemijski i ionizirajućim zračenjem. Radijacijsko iniciranje je od kemijske inicijacije djelotvornije zbog homogenosti inicijacije a od fotokemijske zbog prodornosti. Prostor za rast sferulita može se još smanjiti dodatkom nano-zrna kristaliničnog TiO2. Tako dobiveni materijali nazivaju se nanokompozitni polimerni elektroliti, a poželjno je da njihove vodljivosti budu na temperaturama od sobne do 100  C veće od 10-3 (Ω cm)-1. Polimer-sol kompleks je priređen otapanjem ZnCl2 i poli(etilen oksida) u stehiometrijskim odnosima u otopini etanol-voda. Ishodni PEO bio je neozračen ili ozračen  -zračenjem 60Co do odabranih doza. Otopina polimer-sol kompleksa izlivena je u teflonsku pliticu i osušena. Priređeni su polielektrolitni filmovi sa i bez dodatka nanočestica TiO2. Filmovima su određena električna i termička svojstva, snimljeni IR spektri te su ispitani optičkom mikroskopijom. Svi FTIR spektri snimljeni su na Perkin-Elmer 2000 spektrofotometru s rezolucijom 4 cm-1 između 400 cm-1 i 4000 cm-1. U spektru filma koji je primio najveću dozu uočavaju se apsorpcije koje ukazuju na degradaciju. Mjerenja temperaturne ovisnosti impedancije vršena su između 10 Hz i 1 MHz na uređaju za čvrste elektrolite ili superionske vodiče konstruiranom u Laboratoriju za poluvodiče Instituta « Ruđer Bošković» . Primijenjene su neblokirajuće Zn elektrode a stupnjevite promjene temperature provedene su u rasponu od sobne do 110  C. Rezultati mjerenja kompleksne impedancijske spektroskopije (IS) polimernog elektrolita (PEO)8ZnCl2 u skladu su sa modelima RC-krugova [2, 3], koji prikazuju sistem uzorak/elektroda kao paralelni otpor uzorka i kapacitet u seriji s dvije impedancije. S porastom doze zračenja naglo raste vodljivost, a temperatura prijelaza u superionsku fazu približava optimalnoj, sobnoj. Utjecaj dodanih nanoveličina TiO2 vidljiv je iz daljnjeg sniženja temperature faznog prijelaza (Tablica 1). Ukupni porast vodljivosti, koja se kreće od 10-1( cm)-1 do 10-4 ( cm)-1, veći je kod ozračenih uzoraka u odnosu na neozračene s dodanim TiO2 česticama. U istom temperaturnom rasponu u kojem su vršena impedancijska mjerenja snimljeni su DSC termogrami na diferencijalnom pretražnom kalorimetru Perkin-Elmer DSC 7. Određivane su temperature i topline taljenja odnosno kristalizacije u ciklusu grijanje/hlađenje linearnom brzinom 5  C /min. Smanjenje kristaliničnosti, koje se u termogramima uočava kao sniženje temperature taljenja odnosno kristalizacije i pripadajućih toplina, proporcionalno je dozi koju je primio ishodni PEO prah. Prisutnost nanočestica TiO2 u filmovima izrazitije smanjuje topline kristalizacije. Iz Tablice 1 vidljivo je dobro slaganje temperatura faznog prijelaza određene DSC-om i impedancijskom spektroskopijom. Tablica 1. Temperature i topline taljenja odnosno kristalizacije određene DSC-om i temperature faznih prijelaza određene impedancijskom spektroskopijom. (PEO)8ZnCl2 talište kristalizacija temperatura  C toplina  (J/g) temperatura  C toplina  (J/g  ) IS DSC IS DSC 0 kGy 67, 11 62, 56 151, 33 37, 05 -112, 02 0 kGy, TiO2 66, 40 61, 55 130, 03 38, 44 -115, 14 200 kGy 56, 81 54, 02 139, 38 18, 08 -110, 72 200 kGy, TiO2 44, 89 47, 35 114, 52 23, 67 -96, 42 309 kGy 58, 87 57, 64 143, 50 29, 97 34, 29 -133, 49 525 kGy 54, 84 52, 41 151, 34 25, 27 -120, 70 Mikroskopska ispitivanja izvršena su na Leitz Orthoplan optičkom mikroskopu. Na slikama ishodnog PEO-ZnCl2 polimernog elektrolita u polariziranom svjetlu i na tamnoj podlozi (dark-field) filmova jasno su vidljivi sferuliti. Već je spomenuto da su te kristalne tvorbe prepreka su ionskoj vodljivosti Zn2+ iona, koja se odvija u amorfnom dijelu polimerne matrice. Pretpostavlja se da je ozračivanjem  -zrakama došlo do umrežavanja polimernih lanaca čime se smanjio prostor za rast sferulita. Nešto slabiji efekt prigušenja rasta sferulita postiže se uvođenjem nano-zrna TiO2, koja svojim nano-dimenzijama razbijaju mikrometarske sferulite, a granicama zrna prema okolini otvaraju prostor za pojačanu ionsku vodljivost. Ovi početni rezultati ukazuju na potrebu sistematičnog ispitivanja odnosa radijacijskih promjena u poli(etilen oksidu) i njihovih interakcija s dodanim nanočesticama kako bi se bolje upoznao navedeni sistem i dobili podaci potrebni za daljnji razvoj nanokompozitnih polimernih elektrolita. Literatura [1] E. Quarantone, P. Mustarelli and A. Magistris, PEO-based Composite Polymer Electrolytes, Solid State Ionics, 1998, 110, 1-14. [2] A.Turković and Z.Crnjak Orel, " Electrical and Optical Properties of Thin Films Zn/(PEO)4ZnCl2/CeO2, or CeO2/SnO2(17%), ITO Galvanic Cells", Solid State Ionics 89 (3-4), (1996) 255. [3] D.Posedel, A.Turković, Z.Crnjak Orel and M.Lučić-Lavčević, "Electrical and optical properties of Zn/(PEO)8 ZnCl2/[V2O5-CeO2 (at 38 at. % of V)] ; SnO2:F thin film galvanic cells", submitted to Materials Science & Engineering B (2003).

Izvorni jezik
Hrvatski

POVEZANOST RADA