IJS - Odsek za sintezo materialov

Slovensko   English

Novice

Kontakt

 

Vodja odseka

prof. dr. Darko Makovec
darko.makovec@ijs.si 
Telefon: (01) 477 35 79 
 

 

Tajništvo 

Bernarda Anželak
bernarda.anzelak@ijs.si 
Telefon: (01) 477 33 23

Monolitni nanokompoziti, ki vsebujejo nanodelce razpršene v različnih trdnih matrica

 

Področje raziskav nanokompozitov se ukvarja s študijem večfaznih materialov v katerem ima vsaj ena faza vsaj eno dimenzijo manjšo od 100 nm.

Nanokompozite pridobivamo na tri načine:

1.     Najprej sintetiziramo nanodelce in jih nato dispergiramo v trdni matrici. Kot matrica služi običajno polimer, redkeje amorfni silicijev oksid.

2.     Nanodelce sintetiziramo v trdni matrici. Take kompozite pripravljamo na primer s kristalizacijo magnetnih nanodelcev znotraj matrice amorfnega silicijevega oksida.

Pri prvem načinu sinteze nanokompozitov je posebno pomembno, da se nanodelci med postopkom priprave ne aglomerirajo, saj s tem izgubijo svoje posebne »nano« lastnosti.

Na našem odseku raziskujemo predvsem superparamagnetne nanokompozite, ki vsebujejo visoko koncentracijo magnetnih nanodelcev razpršenih v polimetil metakrilatni matrici (PMMA). Da dosežemo dobro porazdelitev posameznih nanodelcev v polimerni matrici  izvajamo polimerizacijo v koloidno stabilnih suspenzijah magnetnih nanodelcev v čistem monomeru ali v raztopini monomera. V obeh primerih izvajamo polimerizacijo pri povišani temperaturi v kalupu. Podobno lahko pripravimo nanokompozite tudi v stirenu.

 

SEM in TEM sliki superparamagnetnega nanokompozita

Razen superpramagnetnih nanokompozitov, ki imajo v polimerni matrici porazdeljene nanodelce maghemita, so zanimivi tudi nanokompoziti, ki vsebujejo trdo magnetne nanodelce CoFe2O4. S polimerizacijo suspenzije ferimagnetnih nanodelcev CoFe2O4 v homogenem magnetnem polju smo pripravili magnetno strukturirane ferimagnetne nanokompozite. Takšni nanokompoziti izkazujejo anizotropne magnetne lastnosti.

 

TEM sliki magnetno strukturiranega nanokompozita in krivulji magnetizacije takšnega nanokompozita, merjeni v dveh različnih orientacijah.

 

Z omejitvijo polimerizacije v majhnih kapljicah koloidne suspenzije nanodelcev v monomeru ali t.i. miniemulzijah, lahko pripravimo različno velike superparamagnetne nanokompozitne delce. Velikost kontroliramo s količino surfaktanta, ki ga uporabimo pri pripravi miniemulzije. Z ustrezno funkcionalizacijo njihove površine so takšni delci primerni za uporabo v magnetni separaciji.

 

 

Podobno kot v polimeru, lahko nanodelce dispergiramo v amorfnem silicijevem oksidu. Nanodelce prevlečene s tanko plastjo amorfnega silicijevega oksida dispergiramo v tetraetoksi silanu (TEOS), ki ob naknadni hidrolizi in polikondenzaciji tvori matrico silicijevega oksida.

 

Nanokompozite, ki vsebujejo v matrici amorfnega silicijevega oksida dispergirane nanodelce  spinelnih oksidov lahko sintetiziramo tudi s sol-gel postopkom, pri čemer raztopimo odgovarjajoče  ione v tetraetoksi silanu TEOS. Magnetni nanodelci kristalizirajo v matrici silicijevega oksida med naknadnim segrevanjem pri temperaturah nad 500 oC. Tak način priprave nanokompozita, ki je vseboval nanodelce CoFe2O4 smo uporabili za pripravo magnetooptičnih vlaken.

 

TEM posnetek kompozita nanodelcev CoFe2O4 v siliki, pripravljenih s sol-gel postopkom
IJS - Odsek za sintezo materialov