کاربردهای ویژه ی نانو ذرات تیتانیوم دی اکسید

خاصیت خود تمیز شوندگی نانو ذرات و پیگمنت ها به صورت ها ی گوناگونی تعریف می شود، دررابطه با پوشش ها این تعریف به صورت سطحی با توانایی از بین برندگی مداوم آلودگی بوسیله ی عمل اکسیداسیون، که توسط نور فعال می شود بیان می شود.

دی اکسید تیتانیوم یکی از اکسید های فلزی و رنگدانه هایی است که دارای این ویژگی مهم می باشد. پودر آن به عنوان رنگدانه ی سفید در صنعت کاربرد دارد. از این ماده می توان در بسیاری از صنایع از جمله پلاستیک، رنگ، کاغذ و جوهر استفاده کرد. قابلیت هایی که تیتانیوم دی اکسید از خود در این صنایع نشان داده است خود سبب شده تا در میان رنگدانه ها جایگاه ویژه ای را دارا باشد. دو ویژگی مهم این ماده که آن را در زندگی بسیار کارا و مهم می سازد، خواص فوق آب دوستی و فوتو کاتالیستی آن است. این دو ویژگی که با یکدیگر رابطه ی تنگاتنگی دارند باعث پدیده ی خود تمیز شوندگی می شوند. . تیتانیوم دی اکسید به فرم کریستالی آناتیس، در ساخت این مواد کاربرد دارند. یکی از کاربردهای این مواد، سطوح خود تمیز شونده اعم از شیشه، کاشی و سطوح دیوار است. خواص خود تمیز شوندگی، ضد باکتری و تجزیه آلاینده ها محدوده وسیعی از کاربردها را برای این مواد ایجاد کرده است که شرکت های مختلف درحال توسعه ی آن ها و بازارسازی برای آنها هستندزمانیکه این ترکیب در معرض نور ماورابنفش و در حضور رطوبت و اکسیژن قرار می گیرد. انواعی از حالت های اکسیژن فعال یا رادیکال را  مانند هیدروکسیل، هیدروژن پر اکسید و سوپر اکسید تولید می کند. ویژگی خود تمیز شوندگی این ماده کاملا به وجود رادیکال های فعال بستگی دارد این مواد قادر هستند در برخورد با مولکول های آلوده کننده که عموم مولکول های آلی کربنی هستند آنها را تجزیه کنند و به مواد غیر آلی مانند کربن دی اکسید، وآنیون های معدنی بی ضرر تبدیل کنند. محصولات تولید شده به دلیل خاصیت آب دوستیشان باشستشوی ساده یا باران کاملا از سطح پاک می شوند.

 

 در سال های اخیر پوشش های خود تمیز شونده که در آنها نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به کار رفته است بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. اکسندگی بالای این نانو ذرات در از بین برندگی باکتری ها و آلودگی ها بسیار مفید واقع شده است. فوق آب دوست بودن ذرات تولید شده امکان حذف سریع آنها را نیز فراهم می کند.

 دراستفاده از این نانو ذرات دی اکسید تیتانیم که فاز زمینه ی پلیمری دارند دو محدودیت وجود دارد: دی اکسید تیتانیم در معرض نور ماورابنفش قادر به تولید رادیکال های واکنش پذیر و اکسنده ی قوی می باشد. که این عامل خود برای پایداری و استقامت نوری یک پلیمر مضر است. بنابراین  در پلیمر حامل این نانو ذرات می تواند نقص هایی ایجاد کند. عامل محدود کننده ی بعدی مربوط به ماهیت ذاتی نانو ذرات می باشد، این ریز دانه ها به دلیل نسبت مساحت سطح بسیار بالا به اندازه ی کوچک ذراتشان دارای تمایل بسیار شدید به تجمع کردن می باشند. بنابراین پراکندن آنها در یک تثبیت کننده ی آلی ضروری است. همچنین برای بهبود پراکندگی این نانو ذرات سطح آنها را بوسیله ی ترکیبات غیر آلی مانند سیلیکا و آلومینیم اکسید پوشش می دهند.

 از کاربردهای دیگر این رنگدانه، که از خاصیت آب دوستی آن استفاده می کند خاصیت ضد مه گرفتگی است. مه گرفتگی سطح آینه ها و شیشه ها زمانی اتفاق می افتد که بخار آب سرد روی این سطح می نشیند تا قطرات بخار آب تشکیل دهد. روی یک سطح فوق آبدوست، قطره های آب تشکیل نمی شود. در واقع یک فیلم نازک آب به طور یکنواخت روی سطح تشکیل می شود. این فیلم یکنواخت آب مانع مه گرفتگی می شود. بدین ترتیب می توان برای مثال انواع شیشه، آیینه، عینک را با این فناوری ضد مه کرد. که فرایندی بسیار ساده و ارزان است. از نمونه های کاربردی آن میتوان یه ماشین های ساخت ژاپن که به آینه های بغل فوق آبدوست مجهز شده اند اشاره کرد. از دیگر کاربردهای این ماده می توان به قابلیت فیلتراسیون آب و هوا، ساخت رنگ های آنتی باکتریال و ضد قارچ، ساخت سرامیک های آنتی باکتریال، لوازم پزشکی و بیمارستانی، کشاورزی و ... اشاره کرد. با توجه به حذف آلودگی های صنایع پتروشیمی و پساب های صنعتی که از معضلات جامعه ی امروزی است میتوان به اهمیت این گونه مواد وکاربردهای فراوان آن ها درحوزه های مختلف پی برد.  

منابع

1. Alireza Khataee Leila Moradkhannejhad Vahid Heydari Behrouz Vahid Sang Woo Joo , (2016),"Self-cleaning acrylic waterbased white paint modified with different types of TiO2 nanoparticles", Pigment & Resin Technology, Vol. 45 Iss 1 pp. 24 - 29

2. Ivan P. Parkin* and Robert G. Palgrave Received 19th August 2004, Accepted 15th November 2004 First published as an Advance Article on the web 22nd December 2004 DOI: 10.1039/b412803f

3. Allen,N.S.,polimer degradation and stability,Vol.78.No. 3,pp 467-487.

گردآورنده: مینا اردانی

شرکت پترو کیمیا گر راد

 

Search