Published January 5, 2024 | Version v1
Publication Open

Understanding the Ion Conductivity of Self-standing Poly-[Ethylene oxide] Composite Films through Non Fickian Diffusion Mediated Water Uptake Phenomena

Creators

  • 1. Maulana Abul Kalam Azad University of Technology, West Bengal
  • 2. University of St Andrews
  • 3. Central Glass and Ceramic Research Institute
  • 4. Academy of Scientific and Innovative Research
  • 5. Jadavpur University
  • 6. Indian Institute of Technology Madras
  • 7. Indian Institute of Science Education and Research Kolkata
  • 8. Adamas University

Description

Abstract Understanding the mechanism towards interaction of water with polymer composite is of significance in the arena of solid-state device application, biomaterial science etc. A systematic research work is presented on the swelling behaviour and its influence towards the ionic conduction of Polyethylene oxide (PEO) -salt films. The influence of salts (viz. NH 4 I and KBr termed as PSN- & PSK-series) on the diffusion trait of polymer is analysed using non-Fickian python programming. The presence of ions and its polarizability behaviour influences the aqueous equilibration, number density of bounded and free water molecules along with the extent of cross linkage. The contribution of osmotic pressure tends to balance the dynamic non-covalent interactions thereby enhancing the diffusion driven ionic conduction (10 -3 S.cm -1 ) process of PSK-films. Non Fickian diffusion is also found to accelerate the ionic conduction of PSK-series to 10 -2 S.cm -1 . The dielectric relaxation and long-term endurance (18500 h) establish the stability and applicability of such functionalized films as ionic electrolytes, membranes etc.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

ملخص إن فهم الآلية نحو تفاعل الماء مع مركب البوليمر له أهمية في مجال تطبيق جهاز الحالة الصلبة وعلوم المواد الحيوية وما إلى ذلك. يتم تقديم عمل بحثي منهجي حول سلوك التورم وتأثيره على التوصيل الأيوني لأغشية ملح أكسيد البولي إيثيلين (PEO). تأثير الأملاح (بمعنى. يتم تحليل NH 4 I و KBR المسمى بسلسلة PSN - و PSK) على سمة انتشار البوليمر باستخدام برمجة الثعبان غير الفيكية. يؤثر وجود الأيونات وسلوك استقطابها على التوازن المائي وكثافة عدد جزيئات الماء المحدودة والحرة جنبًا إلى جنب مع مدى الترابط المتقاطع. تميل مساهمة الضغط التناضحي إلى موازنة التفاعلات الديناميكية غير التساهمية وبالتالي تعزيز عملية التوصيل الأيوني المدفوع بالانتشار (10-3 S.cm-1 ) لأفلام PSK. وجد أيضًا أن الانتشار غير الفيكي يسرع التوصيل الأيوني لسلسلة PSK إلى 10-2 S.cm-1 . يؤسس الاسترخاء العازل والقدرة على التحمل على المدى الطويل (18500 ساعة) استقرار وقابلية تطبيق الأفلام الوظيفية مثل الشوارد الأيونية والأغشية وما إلى ذلك.

Translated Description (French)

Résumé Comprendre le mécanisme d'interaction de l'eau avec le composite polymère est important dans le domaine de l'application des dispositifs à l'état solide, de la science des biomatériaux, etc. Un travail de recherche systématique est présenté sur le comportement au gonflement et son influence sur la conduction ionique des films d'oxyde de polyéthylène (PEO) -sel. L'influence des sels (à savoir. NH 4 I et KBr appelés séries PSN et PSK) sur le trait de diffusion du polymère est analysé en utilisant une programmation en python non Fickian. La présence d'ions et son comportement de polarisabilité influencent l'équilibration aqueuse, la densité numérique des molécules d'eau liées et libres ainsi que l'étendue de la réticulation. La contribution de la pression osmotique tend à équilibrer les interactions dynamiques non covalentes, améliorant ainsi le processus de conduction ionique par diffusion (10 -3 S.cm -1 ) des films PSK. La diffusion non fickienne accélère également la conduction ionique de la série PSK à 10 -2 S.cm -1 . La relaxation diélectrique et l'endurance à long terme (18500 h) établissent la stabilité et l'applicabilité de films fonctionnalisés tels que les électrolytes ioniques, les membranes, etc.

Translated Description (Spanish)

Resumen La comprensión del mecanismo hacia la interacción del agua con el compuesto polimérico es de importancia en el ámbito de la aplicación de dispositivos de estado sólido, la ciencia de los biomateriales, etc. Se presenta un trabajo de investigación sistemático sobre el comportamiento de hinchazón y su influencia hacia la conducción iónica de películas de óxido de polietileno (peo) -sal. La influencia de las sales (viz. NH 4 I y KBr denominados series PSN y PSK) sobre el rasgo de difusión del polímero se analiza utilizando programación de pitón no fickiana. La presencia de iones y su comportamiento de polarizabilidad influye en el equilibrio acuoso, la densidad numérica de las moléculas de agua unidas y libres junto con el grado de reticulación. La contribución de la presión osmótica tiende a equilibrar las interacciones dinámicas no covalentes, mejorando así el proceso de conducción iónica impulsada por difusión (10 -3 S.cm -1 ) de las películas PSK. También se encuentra que la difusión no fickiana acelera la conducción iónica de la serie PSK a 10 -2 S.cm -1 . La relajación dieléctrica y la resistencia a largo plazo (18500 h) establecen la estabilidad y aplicabilidad de películas funcionalizadas como electrolitos iónicos, membranas, etc.

Files

latest.pdf.pdf

Files (2.1 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:119c95177b2cf35cf37e5cafbe9d8af3
2.1 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
فهم الموصلية الأيونية للأغشية المركبة من البولي[أكسيد الإيثيلين] القائمة بذاتها من خلال ظواهر امتصاص الماء بوساطة الانتشار غير الفيكي
Translated title (French)
Comprendre la conductivité ionique des films composites de poly-[oxyde d'éthylène] autonomes grâce à des phénomènes d'absorption d'eau médiés par la diffusion non fickienne
Translated title (Spanish)
Comprender la conductividad iónica de las películas compuestas de poli-[óxido de etileno] autoportantes a través de fenómenos de absorción de agua mediada por difusión no fickiana

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4390615684
DOI
10.21203/rs.3.rs-3832709/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W2383127195 (Other)
https://openalex.org/W2090156323 (Other)
https://openalex.org/W2083732657 (Other)
https://openalex.org/W2083466391 (Other)
https://openalex.org/W2060848040 (Other)
https://openalex.org/W2051783723 (Other)
https://openalex.org/W2047679253 (Other)
https://openalex.org/W2023559630 (Other)
https://openalex.org/W2022418891 (Other)
https://openalex.org/W1972817849 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1888952569
  • https://openalex.org/W2069246214
  • https://openalex.org/W2074837703
  • https://openalex.org/W2081212045
  • https://openalex.org/W2115747871
  • https://openalex.org/W2187379480
  • https://openalex.org/W2336569366
  • https://openalex.org/W2343569383
  • https://openalex.org/W2417009029
  • https://openalex.org/W2519619180
  • https://openalex.org/W2580954066
  • https://openalex.org/W2744763183
  • https://openalex.org/W2759138810
  • https://openalex.org/W2770119851
  • https://openalex.org/W2796615447
  • https://openalex.org/W2885187824
  • https://openalex.org/W2966286078
  • https://openalex.org/W2996141978
  • https://openalex.org/W2997518334
  • https://openalex.org/W3156534772
  • https://openalex.org/W4285731302
  • https://openalex.org/W4286493269
  • https://openalex.org/W4304816544
  • https://openalex.org/W4386803340
  • https://openalex.org/W4387877124