Titanát nanoszál

A titanát nanocsövekhez hasonlóan a nanotechnológia alkalmazásával előállított titanát nanoszálak az ipar számos ágazatában elterjedt titán-dioxid kedvező tulajdonságai mellett a nanostruktúrából adódó szerteágazó lehetőségeket is hordozzák.

A titanát nanoszálak előállítása egy módosított hidrotermális átkristályosítással történik. Az így előállított nanoszálak nagyobbak csöves társaiknál; nem teljesen ridegek, valamelyest hajlékonyak és 50-100 nanométer szélesek, illetve 1-10 mikrométer hosszúságúak (1. kép). 

titanat-nanoszal-1

1. kép A titanát nanoszálakról készített transzmissziós elektronmikroszkópos felvételek jól mutatják, hogy ezen nanoszerkezetek 50-100 nanométer átmérővel, illetve 1-10 mikrométer hosszúsággal rendelkeznek

 

A nanocsövekhez hasonló réteges szerkezettel rendelkeznek, ahol átlagosan 50-100 db réteg kapcsolódik össze. A rétegek közötti távolság a nanocsövekhez hasonlóan nagyon kicsiny, ~0,7 nm mely strukturális adottság további lehetőségeket rejt (2. kép).

titanat-nanoszal-2

2. kép A nanoszálak réteges 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 nanoszálak. 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.