7 Зондовые методы исследования свободного объема в мембранных материалах

Мембранное материаловедение проф. д.х.н. Ямпольский Ю.П. д.х.н. Алентьев А.Ю. ИНХС РАН

• 7

• Зондовые методы исследования свободного объема в мембранных материалах

Классификация зондовых методов

Принцип измерений времен жизни позитронов

Экспериментальный спектр времен жизни позитронов

Интерпретация спектров времен жизни позитронов *

Методология

Принцип обращенной газовой хроматографии

129Xe-ЯМР: методология

Размеры элементов свободного объема (АП)

Микрогетерогенность полимеров

Коэффициенты диффузии газов с различными размерами молекул

Селективность диффузии

Размеры Vf (Ǻ): сравнение различных методов

Распределение по размерам Vf АП и ОГХ

Новые данные: полинорборнен с 2 SiMe3 группами (ОГХ)

Корреляция (Vc)min и P (Баррер)

Выбор молекулярного объема (А3) в ОГХ

Связь коэффициентов диффузии и свободного объема (АП)

D как функция размера Vf (Faupel et al., 2002)

Отклонения от модели свободного объема – роль процессов в стенках (Faupel et al., 2002)

Концентрация “дырок” N ·1020 см-3 в полимерах

Что могут и чего не могут зондовые методы

• Они дают средний размер и распределение по размерам «дырок»

• Они ничего не сообщают о пространственной организации свободного объема

Компьютерная модель PTMSS

Компьютерная модель PTMSP

Компьютерная модель AF2400

P и D н-алканов в PTMSP и тефлонах AF

Мобильный свободный объем в каучуках

Два подхода интерпретации свободного объема

Распределение по размерам свободного объема (Rmax)

Распределение по размерам свободного объема (Vconnect)

Микрогетерогенность полимеров

FFV(Бонди) и FFV(АП)

• Метод Бонди: Vf=Vsp-1,3·Vw

• в большинстве полимеров

• Vf в пределах 15-20%

• Аннигиляция позитронов: Vf=Nhole·Vhole

• Vf в пределах 1-10%

Распредление по размерам (V_connect) для зонда o-Ps

• Vf для R=1.1A в разных полимерах

Распредление по размерам (V_connect) для зонда O2

• Vf для R=1.7A в разных полимерах

Выводы

• Сегодня мы можем количественно связать проницаемость и селективность с параметрами модели свободного объема.

• Зондовые методы дают детальную информацию о размерах «дырок» и их распределении по размерам.

• Однако они ничего говорят об архитектуре свободного объема.

• Здесь однако на помощь приходят методы компьютерного моделирования.

• Они в целом подтверждают данные зондовых методов и дают информацию о топологии свободного объема.