Ecotech Marine рассказывает Reef Builders о волшебном трюке с нанопокрытием

7

В продолжение вчерашнего откровения о работе Ecotech Marine с наноматериалами, нам посчастливилось пообщаться с директором NanoSystems и соучредителем EM Патриком Клаузеном. Вы поклонник диоксида титана (TiO2)? Если нет, то сейчас вам предстоит узнать больше о фотокатилитах, чем вы когда-либо хотели узнать. Читайте дальше наше техническое интервью с компанией Ecotech Marine.

Доброе утро, Пэт, спасибо за беседу с нами. Как давно компания EM работает над наноматериалами?

Проект NanoSystems стал результатом работы выпускников университета Lehigh и Центра передовых материалов и нанотехнологий. Мы стремились привнести фотокаталитическое покрытие в мир рифовых аквариумов и на другие рынки.

Как работает наноматериал?

Наша технология самоочистки основана на высокой фотокаталитической активности новых покрытий из наночастиц диоксида титана (TiO2) на подложках. TiO2 производится в виде суспензии или раствора частиц TiO2 в системе на водной основе. После высыхания раствор способен создавать непрерывные нанопористые покрытия из нестехиометрического TiO2, полученного в результате этого процесса. Покрытие TiO2 проявляет высокую степень фотокаталитической активности без необходимости процесса спекания или связующего для прикрепления частиц к подложке. Эти характеристики отличают нашу технологию от любой другой на рынке. Прочное покрытие EcoShield из наночастиц TiO2 катализирует реакцию органических веществ с помощью солнечного света, кислорода и водяного пара, что затрудняет прилипание организмов и других органических веществ к покрытым поверхностям. В этом процессе органические молекулы окисляются в безвредные соединения.

Когда TiO2 подвергается воздействию ультрафиолетового излучения, например, солнечного света, он поглощает излучение и высвобождает электронно-дырочную пару. В присутствии воды и кислорода на поверхности кристаллов TiO2 происходят следующие реакции:

Фотолиз H2O: H2O → H+ + OH. (гидроксильный радикал) + e- O2 + e- → O2- (супероксид-ион).

Общая реакция выглядит так: H2O + O2 → H+ + O2- + OH.

Гидроксидный радикал является мощным окислителем, даже сильнее, чем хлор, который обычно используется в качестве стерилизующего агента. Гидроксильный радикал и супероксидный ион способны окислять различные углеводороды, вплоть до углекислого газа и воды. Гидроксидный радикал также может подавлять рост бактерий, водорослей и плесени, а также предотвращать накопление загрязнений и органической грязи на самых разных поверхностях; реакции сильно ускоряются в присутствии наночастиц TiO2.

Находится ли компания ecotech в процессе разработки самоочищающегося покрытия для использования в аквариумах?

Рынок рифовых аквариумов представляет собой особую проблему для создания “самоочищающегося” стеклянного бокса. В частности, проникновение ультрафиолетового излучения через водную массу в сочетании с геометрическими ограничениями стенок аквариума затрудняет сильный каталитический эффект. Однако сам эффект может быть усилен путем введения ионов переходных металлов в материал покрытия. EcoTech NanoSystems все еще находится в стадии разработки этой технологии.

Какие препятствия стоят на пути к тому, чтобы заставить покрытие работать, и каковы трудности в том, чтобы сделать его доступным по цене? Возможно ли, что будущие разработки в области производства нанопокрытия сделают его более доступным в будущем?

Пленки из наночастиц TiO2 наносятся на подложки различными методами, включая химическое осаждение из паровой фазы, радиочастотное магнетронное распыление, окисление титановых покрытий, разложение в пламени и из растворов, полученных методом золь-гель. Мы выбрали золь-гель в качестве предпочтительного метода из-за низкой стоимости и простоты нанесения покрытий на различные подложки.

Типичные растворы наночастиц TiO2 изготавливаются со связующими веществами и без них для облегчения формирования непрерывного покрытия. В случае растворов без связующих веществ получается порошкообразное покрытие, которое должно быть спечено при повышенной температуре (например, 400-600 C) для получения непрерывной пленки с механической целостностью.

В случае растворов со связующими веществами, частицы TiO2 встроены в связующее вещество, а связующее вещество образует непрерывную пленку. Типичными связующими могут быть органические или неорганические вещества, полимеры или матрицы. Инкапсуляция наночастиц TiO2 внутри связующего ограничивает доступную поверхность TiO2 и снижает фотоактивность катализатора. В худшем случае, когда в качестве связующего используется органическая матрица, связующее подвергается окислительному воздействию ультрафиолетовых лучей, способствующему окислению TiO2, что приводит к пожелтению и отслаиванию пленки, в результате чего срок службы пленки становится коротким.

Покрытие EcoTech NanoSystems может быть приготовлено простым распылением или нанесением щеткой раствора на большую площадь с последующей сушкой при температуре от 20 до 50 C. Раствор оставляет после себя ультратонкую и гладкую пленку и обладает преимущественным гидрофильным свойством и способностью разлагать нагар. Покрытие EcoShield может быть использовано на широком спектре продуктов, таких как стекло, металл, керамика, целлюлоза и различные полимеры.

Есть ли шанс, что мы увидим нанопокрытие на Vortech или будущих продуктах?

Это возможно, но не в ближайшем будущем.

Выпустит ли EM какие-либо новые продукты в этом году и когда мы можем их ожидать?

Мои губы запечатаны. Спасибо за интервью, увидимся на MAX.

Source: reefbuilders.com