"Eesti Teadusfondi uurimistoetus" projekt ETF6763
ETF6763 "Ioon- ja prootonjuhtivate polümeeride modelleerimine (1.01.2006−31.12.2009)", Alvo Aabloo, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikooli Tehnoloogiainstituut, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond, Tartu Ülikool, Loodus- ja tehnoloogiateaduskond.
ETF6763
Ioon- ja prootonjuhtivate polümeeride modelleerimine
Modelling ion and proton conducting polymer materials
1.01.2006
31.12.2009
Teadus- ja arendusprojekt
Eesti Teadusfondi uurimistoetus
ValdkondAlamvaldkondCERCS erialaFrascati Manual’i erialaProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadus 2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).34,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.10. Füüsika 1.2. Füüsikateadused (astronoomia ja kosmoseteadus, füüsika ja teised seotud teadused)33,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnika 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)33,0
PerioodSumma
01.01.2006−31.12.2006200 040,00 EEK (12 784,89 EUR)
01.01.2007−31.12.2007200 040,00 EEK (12 784,89 EUR)
01.01.2008−31.12.2008200 040,00 EEK (12 784,89 EUR)
01.01.2009−31.12.2009192 038,00 EEK (12 273,47 EUR)
50 628,14 EUR

Polümeersed materjalid leiavad üha rohkem kasutust erinevates kaasaegsetes tehnoloogiates. See on tõde ka elektrokeemiliselt aktiivsete polümeeride kohta. Selleks, et arendada taolisi materjale edasi, on oluline teada, kuidas sellised materjalid töötavad fundamentaalsel tasemel. Heaks näiteks on prootonjuhtivad polümeerid, mis leiavad rakendust madalatemperatuursete kütuseelementide (Direct Methanol Fuel Cell, DMFC) membraanimaterjalides, samuti ioonjuhtivad polümeerid, mis leiavad rakendust ioonmetallpolümeerkomposiites(IPMC) ehk nn kunstlihase materjalidena, aga ka ioonjuhtivad polümeersed elektrolüüdid, mida kasutatakse polümeer-ioon akudes. Antud projekti käigus me kasutame peamiselt molekulaardünaamika(MD) simulatsioone selleks, et uurida DMFC ja IPMC materjalide lokaalseid struktuurseid omadusi ning erinevaid juhtivusemehhanisme. Loome uusi ning täiustame olemasolevaid simulatsiooni mudeleid ning jõuvälju, selleks et täpsemini selgitada makroskoopiliste omaduste tekke põhjusi. Kasutame koos MD meetodiga kombineeritult Finite Element modelling(FEM) meetodit, selleks et luua võimsam töövahend, mis lubaks täpsemalt modelleerida IPMC baseeruvad süsteeme. Koostöös eksperimentaatoritega püüame leida paremaid polümeerseid materjale IPMC ja DMFC jaoks.
Polymers are today finding ever more applications in modern technologies. This is especially true for electrochemically active polymers. It is therefore essential that we should understand how these materials function in applications at a basic level, so that we can develop their properties further. This is well illustrated by a family of proton conducting polymers which are currently finding application in low-temperature Polymer Electrolyte Membrane and Direct Methanol Fuel Cells (PEMFC:s and DMFC:s), and in Ionic Polymer Metal Composite (IPMC) for artificial muscles (so-called Electro-Active Polymers, EAP:s), and in ion conducting polymer electrolytes for polymer-ion batteries. During current project we apply molecular dynamics (MD) technique to study local structural and dynamical properties of DMFC ja IPMC polymer materials and their conduction mechanisms. We develop and enhance simulation models and force fields to explain more precisely the basics of macroscopic properties. We will create more powerful material simulation tool by combining MD with Finite Element Simulation method for IPMC modelling. Together with experimental scientists we try to predict and find more advanced polymer materials for EAP and DMFC.