Grafen w Systemach Oczyszczania Wody i Powłokach Antykorozyjnych
- Szczegóły
Powstawanie innowacji związanych z nanotechnologią w kontekście powłok antykorozyjnych jest w pewnym sensie oczywiste i zrozumiałe. Przyczyną tego jest samo zjawisko korozji polegające w dużym uproszczeniu na różnego typu reakcjach chemicznych na poziomie cząsteczkowym, a w efekcie zniszczeniu mikrostruktury danego materiału.
Nanotechnologia związana jest z opracowywaniem, wytwarzaniem i wykorzystywaniem materiałów, których struktury, cząsteczki, włókna lub płytki posiadają rozmiary mniejsze niż 100 nanometrów (100×10-9 m; dla porównania ludzki włos ma średnicę 80 tys. nm). Mogą one umożliwiać wiele innowacji w technologiach motoryzacyjnych, energetycznych, elektronicznych, konstrukcyjnych czy też medycznych.
Nie dziwi więc fakt, że możliwości, które daje aparatura tworzona przez firmy takie jak Prevac, wykorzystywane są m.in. do walki z korozją. Jest tak dzięki temu, że poprzez działanie na poziomie nanocząstek różnego typu materiały i ich właściwości mogą zostać skutecznie i wieloaspektowo zmieniane, a w dalszej kolejności również udoskonalane.
Jedno z oryginalnych rozwiązań antykorozyjnych, wykorzystujące nanotechnologię, stworzone zostało przez chińskich naukowców. Jego podstawą jest zjawisko superhydrofobowości, określane jako „efekt lotosu”. W uproszczeniu polega ono na tym, że dzięki zastosowaniu odpowiedniej powierzchni materiału krople wody (lub innych cieczy) formują się na nim w niemal idealne kule. Dzięki temu mogą one spływać z danej powierzchni, pozostawiając ją w gruncie rzeczy suchą. Podobne właściwości ma zyskiwać także powierzchnia miedzi w momencie, w którym zostanie naniesiony na nią kwas tetradekanowy.
Nowe Powłoki Antykorozyjne
W ostatnich tygodniach naukowcy ze znajdującego się w niemieckim Saarbrücken Leibniz Institute for New Materials zaprezentowali kompozytową powłokę antykorozyjną składającą się z rozpuszczalnika, spoiwa oraz nanocząstek. Najistotniejszym składnikiem nowej technologii jest ten trzeci element, a to dlatego, że mikroskopijne nanopłytki mają zdolność organizowania się w wielowarstwową strukturę o bardzo wysokiej wytrzymałości.
Przeczytaj także: Domowy saturator - recenzja
Jak informuje portal rynekfarb.pl, nową powłokę można nanosić natryskowo na elementy o różnych kształtach i rozmiarach. Nie mają w tym wypadku większego znaczenia trudne warunki atmosferyczne, agresywne chemicznie gazy, sól, tarcie czy też wysokie ciśnienia - nowa nanopowłoka powinna sobie z nimi poradzić i dzięki temu chronić powierzchnię m.in. przed korozją spowodowaną przez agresywne roztwory wodne, takie jak kwaśne deszcze.
Innego rodzaju rozwiązaniem jest tworzenie tzw. inteligentnych lakierów. Charakteryzują się one tym, że reagują na dynamiczne warunki zmieniające zabezpieczaną powierzchnię, np. wilgoć, zabrudzenia lub zadrapania. W wykorzystującym nanotechnologię lakierze uwalniane zostają środki chemiczne umieszczone w cząsteczkach lakieru, dzięki czemu powierzchnia zostaje zabezpieczona przed efektami korozji.
Sto - koncern mający swoją siedzibę w Niemczech i specjalizujący się w produkcji systemów ociepleniowych oraz wysokojakościowych powłok elewacyjnych i wewnętrznych - w ostatnich miesiącach wprowadził na rynek farbę StoColor Dryonic. Ma ona stanowić nową generację inteligentnych powłok elewacyjnych. Jej dużym atutem jest ponoć dobra przyczepność. Może być stosowana na niemal wszystkich rodzajach podłoża, w tym zarówno na powierzchniach mineralnych i organicznych, jak i wykonanych z drewna, płyt drewnopochodnych, ocynkowanego metalu, betonu czy blachy trapezowej. Wykorzystano w niej bionikę, łączącą rozwiązania dostarczane przez naturę z najnowszymi technologiami.
Grafen w Oczyszczaniu Wody
Grafen ze względu na swe unikatowe właściwości, w tym bardzo dobrą przewodność elektryczną, wysokie właściwości mechaniczne, odporność chemiczną, i jak się okazało również elektrochemiczną, świetnie nadaje się do tego rozwiązania. Kluczową kwestią było zapewnić mu odpowiednie podłoże nośne. Zdecydowano się na włókna węglowe, które spajane są żywicą epoksydową, co dało możliwość uzyskania dobrej przyczepności wytworzonej powłoki grafenowej do takiego podłoża.
Przede wszystkim ze względu na trudności w przeniesieniu tak dużych płatów grafenu na powierzchnię elektrody bez ich zdefektowania. Ponadto elektrody pokrywane monowarstwą grafenu byłyby porównywalne cenowo do elektrod tytanowych pokrywanych tlenkami lub platyną.
Przeczytaj także: Zraszanie vs. Nawilżacz w Terrarium
Pokrycie powierzchni elektrody zredukowanym tlenkiem grafenu, który uzyskuje się z tlenku grafenu, a ten z kolei z grafitu, daje finalnie: po pierwsze możliwość łatwego uzyskania takiej powłoki na elektrodzie, po drugie niski koszt jej wykonania. W odniesieniu do obecnie stosowanych elektrod tytanowych pokrywanych tlenkami ziem rzadkich lub platyną są to kilkukrotnie niższe koszty.
Proces elektrodejonizacji wody, bo tej metody dotyczy wynalazek, znany jest już od wielu lat. Jest to przede wszystkim metoda pozwalająca na uzyskiwanie wody ultra czystej, wykorzystywanej głównie w przemyśle elektronicznym, farmaceutycznym, energetycznym.
Elektrody kompozytowe wykonane z włókien węglowych pokrytych usieciowanym, zredukowanym tlenkiem grafenu wykazują dużą odporność na degradację związaną z wydzielaniem się gazów na katodzie i anodzie, a także dużą stabilność chemiczną i elektrochemiczną w szerokim zakresie pH oraz odporność na utlenianie. Cechują się niską rezystancją, charakteryzują się szybką sorpcją oraz desorpcją jonów, jak również niską podatnością na zanieczyszczenia organiczne.
Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania elektrod kompozytowych do elektrodejonizacji wody na bazie usieciowanego tlenku grafenu. Ochronę patentową uzyskano w 2021 roku. Twórcami są pracownicy, doktoranci i studenci Politechniki Łódzkiej oraz pracownicy firmy Amii Sp. z o.o.
Nowa technologia może znaleźć zastosowanie w systemach do elektrodejonizacji wody, a dokładnie ujmując, do produkcji elektrod do systemów uzdatniania wody, głównie na potrzeby przemysłu, tam gdzie niezbędna jest woda o bardzo niskiej przewodności. Może być również stosowana w systemach otrzymywania wody o założonym składzie, gdzie odpowiednia zawartość minerałów decyduje na przykład o walorach smakowych. Taka woda mogłaby być używana do parzenia kawy lub herbaty dla wydobycia jak najlepszego aromatu.
Przeczytaj także: Dezynfekcja ozonem
Badania zostały wykonane w ramach realizacji projektu „Materiały kompozytowe na bazie grafenu przeznaczone do oczyszczania wody”. Projekt był realizowany w konsorcjum, w którym Politechnika Łódzka była liderem. Partnerem przemysłowym (konsorcjantem) była łódzka firma zajmująca się produkcją filtrów do wody firma Amii Sp. z o.o.
W związku z tym istnieją dwie możliwości komercjalizacji wyników badań. Jedna z nich to wdrożenie u partnera przemysłowego, druga ścieżka to wdrożenie na zasadach licencji niewyłącznej lub na wyłączność w innej firmie.
Łączna wartość zakończonego projektu wyniosła 5 928 412 zł , w tym dofinansowanie ze środków Unii Europejskiej z Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój 2014-2020 to 5 132 774 zł.
Nanocząsteczki Srebra w Piecach Konwekcyjno-Parowych
Piece konwekcyjno-parowe Grafen NANO Campact zostały wyposażone w uchwyty oraz pokrętła pokryte nanocząsteczkami srebra. Nanocząsteczki srebra niszczą komórki drobnoustrojów, mają właściwości przeciwbakteryjne, są przeciwwirusowe i grzybobójcze. Dodatkowo są naturalnym i nietoksycznym antybiotykiem.
Uchwyty drzwi pieców i pokrętła na panelu sterowania zostały pokryte specjalną warstwą zawierającą jony srebra. Nanocząsteczki Srebra niszczą komórki drobnoustrojów, mają właściwości przeciwbakteryjne, przeciwwirusowe i grzybobójcze.
tags: #system #grafena #oczyszczalnia #wody
