Anomalies in the low frequency vibrational density of states for a polymer with intrinsic microporosity - the Boson peak of PIM-1

  • Polymers with intrinsic microporosity are promising candidates for the active separation layer in gas separation membranes. Here, the vibrational density of states (VDOS) for PIM-1, the prototypical polymer with intrinsic microporosity, is investigated by means of inelastic neutron scattering. The results are compared to data measured for a more conventional high-performance polyimide used in gas separation membranes (Matrimid). The measured data show the characteristic low frequency excess contribution to VDOS above the Debye sound wave level, generally known as the Boson peak in glass-forming materials. In comparison to the Boson peak of Matrimid, that of PIM-1 is shifted to lower frequencies. This shift is discussed considering the microporous, sponge-like structure of PIM-1 as providing a higher compressibility at the molecular scale than for conventional polymers. For an annealed PIM-1 sample, the Boson peak shifts to higher frequencies in comparison to the un-annealed sample.Polymers with intrinsic microporosity are promising candidates for the active separation layer in gas separation membranes. Here, the vibrational density of states (VDOS) for PIM-1, the prototypical polymer with intrinsic microporosity, is investigated by means of inelastic neutron scattering. The results are compared to data measured for a more conventional high-performance polyimide used in gas separation membranes (Matrimid). The measured data show the characteristic low frequency excess contribution to VDOS above the Debye sound wave level, generally known as the Boson peak in glass-forming materials. In comparison to the Boson peak of Matrimid, that of PIM-1 is shifted to lower frequencies. This shift is discussed considering the microporous, sponge-like structure of PIM-1 as providing a higher compressibility at the molecular scale than for conventional polymers. For an annealed PIM-1 sample, the Boson peak shifts to higher frequencies in comparison to the un-annealed sample. These changes in the VDOS of the annealed PIM-1 sample are related to changes in the microporous structure as confirmed by X-ray scattering.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:R. Zorn, Huajie YinORCiD, W. Lohstroh, W. Harrison, P.M. Budd, Brian Richard PauwORCiD, Martin BöhningORCiD, Andreas SchönhalsORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Physical Chemistry Chemical Physics
Jahr der Erstveröffentlichung:2018
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.5 Synthese und Streuverfahren nanostrukturierter Materialien
6 Materialchemie / 6.6 Physik und chemische Analytik der Polymere
7 Bauwerkssicherheit
7 Bauwerkssicherheit / 7.5 Technische Eigenschaften von Polymerwerkstoffen
Verlag:The Royal Society of Chemistry
Jahrgang/Band:20
Ausgabe/Heft:3
Erste Seite:1355
Letzte Seite:1363
DDC-Klassifikation:Naturwissenschaften und Mathematik / Chemie / Analytische Chemie
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Angewandte Physik
Freie Schlagwörter:Boson peak; Neutron scattering; Physical aging; Polymer of intrinsic microporosity; Polymers
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Chemie und Prozesstechnik
Energie
Material
DOI:10.1039/C7CP07141H
ISSN:1463-9076
ISSN:1463-9084
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:18.01.2018
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:01.02.2018
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