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نافيون هو اسم تجاري لبوليمير فلوري مشترك على أساس من (TFE) وسلسلة كربونية فلورية مسلفنة. اكتشف البوليمير في ستينات القرن العشرين من قبل شركة دو بونت. يعد النافيون من أوائل الأيونوميرات البوليميرات الأيونية المصطنعة. تعود الخواص الأيونية المميزة للنافيون إلى وجود مجموعات من فلورو فاينيل الإيثر المنتهية بمجموعات من السلفونات على هيكل من متعدد رباعي فلورو الإيثيلين (التيفلون). حاز النافيون على الاهتمام بسبب استخدامه في خلايا الوقود ذات غشاء التبادل البروتوني، وذلك نتيجة للثباتية الحرارية والميكانيكية المرتفعة. (ar) Nafion ist ein perfluoriertes Copolymer, das als ionische Gruppe eine Sulfogruppe enthält. Es wurde in den späten 1960er-Jahren federführend von (DuPont) als eine Modifikation von Teflon entwickelt. Nafion gehört zu den Ionomeren und ist ein eingetragenes Warenzeichen der Firma Chemours. (de) Le Nafion est le nom de marque d'un fluoropolymère copolymère à base de tétrafluoroéthylène sulfonaté découvert à la fin des années 1960 par Walther Grot chez DuPont. C'est le premier représentant des ionomères, classe de polymères synthétiques dont une fraction faible mais significative des unités monomère contient des groupes ioniques ou ionisables. Les propriétés ioniques particulières du Nafion résultent de l'incorporation de groupes perfluorovinyle éther terminés par des groupes sulfonate sur une ossature en polytétrafluoroéthylène (PTFE). Le Nafion fait l'objet d'un intérêt particulier comme conducteur de protons pour membranes échangeuses de protons (PEM) destinées aux piles à combustible à PEM en raison de sa très bonne stabilité thermique et électrique. Le fondement chimique des propriétés conductrices exceptionnelles du Nafion fait l'objet d'études approfondies. La conductivité ionique du Nafion augmente avec son degré d'hydratation. L'exposition du Nafion à un environnement humidifié ou à de l'eau liquide accroît le nombre de molécules d'eau associées à chaque groupe acide sulfonique –SO3H. La nature hydrophile des groupes ioniques attire les molécules d'eau, qui tendent à solvater les groupes ioniques et en dissocier les protons labiles. Les protons dissociés « sautent » ensuite d'un site acide à l'autre par un mécanisme facilité par les molécules d'eau et les liaisons hydrogène. Sous l'effet de l'hydratation, le Nafion forme des phases de taille nanométrique formant un réseau interconnecté de domaines hydrophiles qui permettent la circulation de l'eau et des cations tandis que les membranes ne conduisent pas les anions et les électrons. Le Nafion peut être produit sous différentes formes cationiques afin d'ajuster sa conductivité cationique. (fr) Nafion is a brand name for a sulfonated tetrafluoroethylene based fluoropolymer-copolymer discovered in the late 1960s by Dr. Walther Grot of DuPont. Nafion is a brand of the Chemours company. It is the first of a class of synthetic polymers with ionic properties that are called ionomers. Nafion's unique ionic properties are a result of incorporating perfluorovinyl ether groups terminated with sulfonate groups onto a tetrafluoroethylene (PTFE) backbone. Nafion has received a considerable amount of attention as a proton conductor for proton exchange membrane (PEM) fuel cells because of its excellent chemical and mechanical stability in the harsh conditions of this application. The chemical basis of Nafion's ion-conductive properties remain a focus of extensive research. Ion conductivity of Nafion increases with the level of hydration. Exposure of Nafion to a humidified environment or liquid water increases the amount of water molecules associated with each sulfonic acid group. The hydrophilic nature of the ionic groups attract water molecules, which begin to solvate the ionic groups and dissociate the protons from the -SO3H (sulfonic acid) group. The dissociated protons "hop" from one acid site to another through mechanisms facilitated by the water molecules and hydrogen bonding. Upon hydration, Nafion phase-separates at nanometer length scales resulting in formation of an interconnected network of hydrophilic domains which allow movement of water and cations, but the membranes do not conduct electrons and minimally conduct anions due to permselectivity (charge-based exclusion). Nafion can be manufactured with or exchanged to alternate cation forms for different applications (e.g. lithiated for Li-ion batteries) and at different equivalent weights (EWs), alternatively considered as ion-exchange capacities (IECs), to achieve a range of cationic conductivities with trade-offs to other physicochemical properties such as water uptake and swelling. (en) Nafion adalah suatu fluoropolimer-kopolimer berbasis tersulfonasi yang ditemukan pada akhir tahun 1960-an oleh Walther Grot dari DuPont. Polimer ini merupakan kelas polimer sintetik pertama dengan sifat ionik yang disebut ionomer. Keuinikan sifat ionik yang dimiliki Nafion merupakan hasil dari penggabungan gugus eter perfluorovinil dengan gugus sulfonat pada kerangka tetrafluoroetilena (Teflon). Nafion telah menerima cukup banyak perhatian sebagai konduktor proton untuk membran pertukaran proton (PEM) sel bahan bakar karena stabilitas termal dan mekanik yang sangat baik. Dasar kimia bagi sifat konduktif superior yang dimiliki Nafion masih menjadi fokus penelitian. Proton pada gugus SO3H (asam sulfonat) "lompat" dari satu lokasi asam yang lain. Pori-pori memungkinkan pergerakan kation namun membran tidak mengkonduksi anion atau elektron. Nafion dapat diproduksi dengan berbagai konduktivitas kationik. (in) Il Nafion è un -copolimero costituito da tetrafluoroetilene solfonato, che fu scoperto alla fine degli anni sessanta del XX secolo da Walther Grot della DuPont; esso è il primo di una classe di polimeri sintetici aventi proprietà ioniche, che sono chiamati .Le proprietà ioniche uniche del Nafion derivano dall'inserimento di gruppi eterei perfluorovinilici che terminano con gruppi solfonici su uno scheletro di tetrafluoroetilene (Teflon). Il Nafion può essere utilizzato come conduttore di protoni nelle celle a combustibile a membrane a scambio protonico (PEM) grazie alla sua eccellente stabilità termica e meccanica. I protoni del gruppo SO3H (acido solfonico) "saltano" da un sito acido all'altro. La struttura porosa permette il passaggio di protoni ma la bassa conduttività della membrana impedisce il passaggio di elettroni. Il Nafion può essere prodotto con diverse conduttività cationiche. (it) Nafion – nazwa materiału produkowanego przez firmę DuPont. Jest to syntetyczny kopolimer tetrafluoroetenu (monomeru teflonu) i perfluorowanego eteru oligowinylowego zakończonego silnie kwasową resztą sulfonową. Szkielet polimeru otrzymywany jest w wyniku kopolimeryzacji tetrafluoroetenu i fluorku perfluoro-3,6-dioksa-4-metylo-7-oktenosulfonowego. Po zakończeniu procesu grupa fluorosulfonowa (−SO2F) hydrolizowana jest za pomocą gorącego roztworu silnej zasady do grupy sulfonowej (−SO3−). Został opracowany przez z firmy DuPont pod koniec lat 60. XX wieku. Nafion najczęściej formowany w postaci cienkiej folii, i wykorzystywany jako membrana przewodząca protony (tzw. ), jednocześnie nie przewodząca elektronów lub anionów. Jest odporny chemicznie i termicznie. Znajduje zastosowanie np. w ogniwach paliwowych. Należy do grupy posiadających pamięć kształtu (pl) Nafion é um fluoropolímero-copolímero baseado em tetrafluoroetileno descoberto no final dos anos 1960 por Walther Grot de DuPont. (pt) |
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