Studium volných objemů v Nafionu pomocí pozitronia

• Thesis title in Czech: Studium volných objemů v Nafionu pomocí pozitronia
• Thesis title in English: Study of free volumes in Nafion using positronium
• Key words: Nafion, volný objem, ortho-pozitronium, pozitronová anihilační spektroskopie
• English key words: Nafion, free volume, ortho-positronium, positron annihilation spectroscopy
• Academic year of topic announcement: 2014/2015
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Low Temperature Physics (32-KFNT)
• Supervisor: prof. Mgr. Jakub Čížek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned and confirmed by the Study Dept.
• Date of registration: 03.10.2014
• Date of assignment: 07.10.2014
• Confirmed by Study dept. on: 30.04.2015
• Date and time of defence: 22.06.2016 00:00
• Date of electronic submission: 19.05.2016
• Date of submission of printed version: 19.05.2016
• Date of proceeded defence: 22.06.2016
• Opponents: doc. RNDr. Martin Vlach, Ph.D.
• Advisors: RNDr. Ivan Procházka, CSc.

Guidelines

Osvojení si techniky měření doby života pozitronů a pozitronia.
Využití pozitronia pro studium rozdělení volných objemů v polymerech.
Měření rozdělení volných objemů v Nafionu při různých teplotách.
Zpracování výsledků a sepsání bakalářské práce.

References

1. P. Hautojärvi: Positrons in Solids, Topics in Current Physics, Vol. 12, Springer-Verlag,
Berlin 1979.
2. A. Dupasquier, A.P. Mills (eds.): Proceedings of the International School of Physics
“Enrico Fermi“, IOS Press, Varenna (1995).
3. O.E. Mogensen: Positron Annihilation in Chemistry, Springer-Verlag, Berlin, Heildelberg
(1995).

Preliminary scope of work

V polymerních látkách se vyskytují volné objemy, které umožňují pohyb částic napříč materiálem. Tyto mikroskopické volné objemy vznikají na základě nedokonalého uspořádání polymerních řetězců. Bez volných objemů by pohyb částic materiálem nebyl možný. Pozitronium (Ps, vodíku podobný vázaný stav pozitronu a elektronu) vzniká ve volných objemech v polymerních a molekulárních látkách. Doba života orto-Ps závisí na velikosti volných objemů a používá se proto jako sonda pro studium mikroskopických volných objemů v polymerech. Pozitronová anihilační spektroskopie je v současné době jediná technika, která umožňuje přímé měření rozdělení těchto mikroskopických volných objemů.
Nafion je sulfonovaný tetrafluoroethylen kopolymer s iontovou vodivostí vyvinutý firmou Dupont. Nafion se skládá z hydrofobního tetrafluoroehylenového základu a hydrofilních iontových částí. Teflonová kostra umožňuje Nafionu vysokou operační teplotu, až do 190 ºC. Nafion je hojně používán jako semipermeabilní oddělovací membrána při průmyslových chlor-alkalických elektrolýzách a jako protonový vodič v palivových článcích. Póry v membráně velice dobře umožňují průchod kationtů, avšak nepropouští anionty a elektrony. Lze očekávat, že střední velikost a rozdělení volných objemů v Nafionu závisí na teplotě. Vývoj rozdělení volných objemů s teplotou však zatím ještě nebyl prozkoumán. Cílem této práce je proto použití pozitronia k výzkumu vlivu teploty na rozdělení volných objemů v Nafionu.