Ecotech Marine розповідає Reef Builders про магічний трюк з нанопокриттям

7

Після вчорашнього одкровення про роботу Ecotech Marine з наноматеріалами, нам пощастило отримати трохи особистого часу з директором NanoSystems та співзасновником EM Патріком Клаузеном. Ви шанувальник діоксиду титану (TiO2)? Якщо ні, то ви збираєтесь отримати більше знань про фотокаталітичні властивості, ніж ви коли-небудь хотіли знати. Читайте далі наше технічне інтерв’ю з Ecotech Marine.

Доброго ранку, Пет, дякую за розмову з нами. Отже, як довго ЕМ працює над наноматеріалами?

Проект NanoSystems став результатом дипломної роботи, виконаної спільно з Університетом Лехі та Центром передових матеріалів та нанотехнологій. Наша мета полягала в тому, щоб вивести фотокаталітичне покриття у світ рифових акваріумів та на інші ринки.

Як працює наноматеріал?

Наша технологія самоочищення заснована на високій фотокаталітичній активності нових покриттів з наночастинок діоксиду титану (TiO2) на підкладках. TiO2 виробляється у вигляді суспензії або золю частинок TiO2 в системі на водній основі. При висиханні золь здатний утворювати суцільні нанопористі покриття з нестехіометричного TiO2, отриманого в результаті цього процесу. Покриття TiO2 демонструє високий ступінь фотокаталітичної активності без необхідності процесу спікання або зв’язуючої речовини для зчеплення частинок з підкладкою. Ці характеристики відрізняють нашу технологію від будь-якої іншої на ринку. Міцне покриття EcoShield з наночастинок TiO2 каталізує реакцію органічних речовин за допомогою сонячного світла, кисню і водяної пари, що ускладнює прилипання організмів або інших органічних речовин до покритих поверхонь. У цьому процесі органічні молекули окислюються до нешкідливих сполук.

Коли TiO2 піддається впливу ультрафіолетового випромінювання, наприклад, сонячного світла, він поглинає випромінювання і вивільняє електронно-діркову пару. На поверхні кристалів TiO2 у присутності води та кисню відбуваються наступні реакції:

Фотоліз H2O: H2O в†’ H+ + OH. (гідроксильний радикал) + e- O2 + e- O2- (супероксид-іон)

Загальна реакція має вигляд: H2O + O2 в†’ H+ + O2- + OH.

Гідроксидний радикал є потужним окислювачем, навіть сильнішим за хлор, який зазвичай використовується як стерилізуючий засіб. Гідроксильний радикал та супероксид-іон здатні окислювати різноманітні вуглеводні, аж до вуглекислого газу та води. Гідроксидний радикал також може пригнічувати ріст бактерій, водоростей і цвілі, а також запобігати накопиченню забруднень і органічного бруду на різноманітних поверхнях; реакції значно прискорюються в присутності наночастинок TiO2.

Чи ведуться розробки екотехнологій по впровадженню самоочисного покриття для акваріумів?

Ринок рифових акваріумів представляє особливий виклик для створення “самоочисного” скла. Зокрема, проникнення ультрафіолетового випромінювання через водну масу в поєднанні з геометричними обмеженнями стінок акваріума ускладнює досягнення сильного каталітичного ефекту. Однак сам ефект може бути посилений за рахунок введення в матеріал покриття іонів перехідних металів. EcoTech NanoSystems знаходиться в стадії розробки цієї технології.

Які перешкоди стоять на шляху до того, щоб покриття почало працювати, і які труднощі виникають з його доступністю? Чи можливо, що майбутні розробки у виробництві нанопокриття зроблять його більш доступним у майбутньому?

Плівки наночастинок TiO2 наносяться на підкладки різними методами, включаючи хімічне осадження з газової фази, ВЧ магнетронне розпилення, окислення покриттів Ti, розкладання в полум’ї та з золів, отриманих за допомогою золь-гель технологій. Ми вибрали золь-гель як кращий метод через низьку вартість і простоту нанесення покриттів на різні підкладки.

Типові золі наночастинок TiO2 формулюються зі зв’язуючими речовинами і без них для полегшення формування безперервних покриттів. У випадку розчинів без зв’язуючих речовин отримують порошкоподібне покриття, яке необхідно спікати при підвищеній температурі (наприклад, від 400 до 600 С) для отримання безперервної плівки з механічною цілісністю.

У випадку золів зі зв’язуючими речовинами, частинки TiO2 вбудовані в зв’язуючу речовину, а зв’язуюча речовина утворює безперервну плівку. Типові сполучні речовини можуть бути органічними або неорганічними, полімерами або матрицями. Інкапсуляція наночастинок TiO2 у зв’язуючому обмежує доступну поверхню TiO2 і знижує фотоактивність каталізатора. У гіршому випадку, при використанні органічної матриці в якості зв’язуючого, зв’язуюче піддається атаці ультрафіолетового окислення TiO2, що призводить до пожовтіння і розшарування плівки, тим самим роблячи плівку короткою в експлуатації.

Покриття EcoTech NanoSystems можна приготувати простим розпиленням або нанесенням золю на велику площу з подальшим сушінням при температурі від 20 до 50 С. Золь залишає після себе ультратонку і гладку плівку і проявляє вигідну гідрофільну властивість і здатність розкладати забруднення. Покриття EcoShield може використовуватися на широкому спектрі виробів, зокрема, зі скла, металу, кераміки, целюлози та різноманітних полімерів.

Чи є шанс, що ми побачимо нанопокриття на Vortech або майбутніх продуктах?

Це можливо, але не в найближчому майбутньому.

Чи буде EM випускати якісь нові продукти в цьому році і коли ми можемо на них розраховувати?

Я тримаю рот на замку. Дякую за інтерв’ю, до зустрічі на MAX.

Source: reefbuilders.com