Titanát nanocső

A titán-dioxid kedvező tulajdonságainak köszönhetően már régóta elterjedten használatos az ipar egyes ágazataiban, mint pl. festékipar, kozmetikai ipar. Új termékünk, a nanotechnológia alkalmazásával előállított titanát nanocsövek az elterjedt titán-dioxid kedvező tulajdonságai mellett a nanostruktúrából adódó szerteágazó lehetőségeket is hordozzák.

A nanotechnológiában jól ismert, hidrotermális átkristályosítással előállított nanocsövek átmérője a hajszál vastagságának ezredrésze, míg hosszuk egy tipikus baktérium tizedrészére tehető. Ezek a csöves morfológiával rendelkező szerkezetek átlagos átmérője 5-8 nm, míg hosszuk 100-500 nm is lehet az előállítási paraméterektől függően (1. kép).

titanat-nanocso-1

1. kép A titanát nanocsövekről készített transzmissziós elektronmikroszkópos felvételek jól mutatják, hogy a nanoszerkezetek csöves kialakításúak. Ezen a képen 5-8 nm átmérővel, illetve 100 nm hosszúsággal rendelkező titanát nanocsövek láthatóak.

Ezek az apró csövecskék nem zártak, inkább hasonlítanak egy néhány atomi rétegből álló felcsavart szőnyegre (2. kép). A felcsavarodásnak köszönhető a réteges struktúra, ahol a “nanoszőnyegek” átlagosan 4-5 réteg vastagságúak.

titanat-nanocso-2

2. kép A nanocsövek réteges, feltekeredett struktúráját bemutató transzmissziós elektronmikroszkópos felvételek

A félvezető tulajdonságoknak köszönhetően különböző szenzorok (pl. lambda-szonda) alapanyagaként, illetve katalizátorok alapanyagaként és hordozójaként is szolgálhat.

A felszíni kémiának és a réteges szerkezetnek köszönhetően sajátos ioncserélő tulajdonsággal bírnak a titanát nanocsövek. Ezen tulajdonságot kiaknázva vizek lágyítása vagy akár más, nem kívánatos ionok (pl. nehézfém-ionok) eltávolítása is megoldható.

A sajátos anyagi felépítés, kicsiny méret, az ebből adódó viszonylagosan nagy fajlagos felület és az egydimenziós struktúra miatt töltőanyagaként történő adagolással speciális műanyag kompozitok készíthetőek. Számos titanát nanoszerkezet – műanyag (pl. nagysűrűségű polietilén, polisztirol, termoplasztikus poliuretán, epoxi-gyanták) nanokompozit esetében szakító- és húzószilárdság, kopásállóság, illetve Young modulusz növekedést eredményeztek a titanát nanoszerkezetek. A mechanikai tulajdonságok mellett a titanát nanoszerkezetek égésgátló és antisztatikus hatással is bírnak.

A kémiai szerkezetből adódó kitűnő fényvisszaverő képesség és fehér szín, illetve az egy dimenziós kialakításnak köszönhető magasabb fedőképesség minőségi festékeket eredményez. A magas fedőképesség antimikrobiális, szuperhidrofób vagy akár a fotokatalitikus tulajdonságokkal is kombinálható, így baktérium-, gombaölő és öntisztuló festékek készíthetők.