Исследование нафиона: новое - хорошо изученное старое

Разработка новых материалов зависит от понимания свойств имеющихся разработок.

Один такой материал — нафион — является полимером, эффективно проводящим ионы и воду сквозь наноструктуру. Благодаря указанным свойствам материал этот весьма важен в области топливных элементов, органических батарей и очистки воды методом обратного осмоса.

Несмотря на то, что нафион был изобретен еще 50 лет назад, ученые лишь недавно стали размышлять о создании новых материалов, поскольку до сих пор им не удавалось детально увидеть то, как функционирует нафион на молекулярном уровне.

И вот недавно две группы ученых из политехнического института и университета штата Вирджиния объединились для разработки способа измерения внутренней структуры нафиона и в процессе обнаружили, как управлять этой структурой, чтобы увеличить возможности применения материала.

Результаты исследования опубликованы в издании Nature Materials.

Нафион состоит из молекул, которые одновременно сочетают антипригарные и плотные свойства тефлона с проводящими кислотными свойствами, как в соответствующих аккумуляторах. Вода или ионы проходят сквозь полимер по сети крошечных миллимикронных каналов.

«Вследствие неоднородной структуры нафиона ученые не могли точно выяснить его свойства с помощью традиционных аналитических инструментов, таких как электронный микроскоп», сообщил доцент Луи Мэдсен.

С помощью ядерно-магнитного резонанса и сочетания последнего и рентгена ученые сумели измерить движение молекул и молекулярное выравнивание внутри нафиона.

«В нафионе полимерные молекулы выравниваются как сухие спагетти в коробке. С помощью этой структуры мы можем измерить скорость молекул воды и направление их движения», отметили ученые.

20.06.2011