hic13: nejnovejsi historie chemie

NejnovEjší trendy ve vývoji chemieNanomateriály

Biomateriály

Kompozitní materiály

Počítačová chemie

HIC 13

Katedra chemie, FP Technická univerzita v Liberci, 2010

Nanomateriály

Nanomaterials

Nanotechnologie – nanomateriály

nano = v řečtině „trpaslík“

nano– předpona pro jednu miliardinu, tedy 10–9 základní jednotky

nanotechnologie + nanomateriályse zabývají skladbou materiálů

v rozměrech nanometrů

BIOMATERIÁLYPropojení chemie

s biologii, biochemií,

medicínou a farmacií …


Materiály složené ze dvou nebo více složek vykazující synergický efekt– tedy zlepšení vlastností celku díky spolupráci složek chemickou nebo nevazebnou interakcí povrchů složek


Composite materials

Pocítacová chemieMolekulární modelování a vizualizace

Molekulární mechanika a dynamika –výpočty sil působících uvnitř a mezi molekulami

QSPR-QSAR – kvantitativní výpočty vlastností a aktivit molekul z jejich struktury

Ústav pro nanomateriály, pokročilé technologie a inovaceVýše dotace: 800 009 tisíc KčPoskytovatel dotace: MŠMT ze zdrojů ESF

- operační program VaVpI

Nová výstavba na TUL

Nová výstavba na TUL

Nanomateriály

http://nano.tul.cz/

Podrobnější informace o aktivitách naší univerzity v oblasti nanotechnologií a nanomateriálů najdete na adrese:

http://nano.tul.cz/

Uplatnění nanomateriálů

Nanotechnologie – nanomateriály

Richard Feynman, 29. 12. 1959

„Směrem dolů je spousta místa“

„Proč ještě neumíme zapsat všech dvacet čtyři svazků Encyklopedie Britanniky na špendlíkovou hlavičku?”

„Chtěl bych popsat obor, v němž se toho dosud udělalo málo, ale v principu toho v něm může být vykonáno nesmírně mnoho.“

Škála nanometrických velikostí

Mravenec 5 000 000 nm

Velikosti v nanometrech

Most královny Alexandriny – Dánsko: délka cca 1012 nm

Velikosti v nanometrech

Fotbalový míč: průměr 220 000 000 nm

Molekula fulerenu C60:průměr cca 1 nm

Paradoxy nanosvětaP

om

ěr

po

čtu

po

vrch

ový

ch a

vn

itřn

ích

ato

mů

1E-05

0,0001

0,001

0,01

0,1

1

10

1 10 100 1000 10000 100000

Počet buněk v hraně krychle

Výpočet pro strukturu železa

Paradoxy nanosvětaB

od

tán

í [oC

]

Poloměr částic [nm]

Bod tání masivního zlata 1064 oC

Paradoxy nanosvěta

zmenšení průměru

částic stokrát

zvětšení povrchu stokrát

Paradoxy nanosvěta

zmenšení průměru drátů, vláken stokrát

zmenšení manipulační

pevnosti vláken desetitisíckrát

Paradoxy nanosvěta

zmenšení průměru částic

stokrát

zmenšení hmotnosti částic

milionkrát

Paradoxy nanosvěta

zmenšení průměru vláken stokrát

zmenšení ohybové tuhosti milionkrát

Pozorování nanočástic

SEM AFM

Rastrovací elektronová mikroskopie

Mikroskopie atomových sil

Nanoaktivity TU v Liberci

ferroelektrické materiály

nepřítomnost dutiny, průměry – mezi 50 -1000 nm,

délka – různá dle technologie výroby (většinou však

se jedná o vlákna kontinuální – nekonečná)

Může se jednat o vlákna z organických polymerů ale

i vlákna anorganického původu – křemičitá, titaničitá, nebo kombinovaná anorganicko-organická

Polymerní nanovlákna

metoda melt-blown, podrobně známá technologie

pro výrobu netkaných textilií,

výroba bikomponentních vláken typu „ostrovy

v moři“ a následné odstranění (rozpuštění) matrice,

metoda elektrostatického zvlákňování -

electrospinning

Výroba polymerních nanovláken

Tým nanovláken, katedra netkaných textilií FT TUL

Výroba polymerních nanovláken

Oldřich Jirsák; prof. RNDr., CSc. rozvinul metodu electrospinningumá světově uznané patenty na produkční úpravu této metody

Schéma procesu výroby nanovlákenné vrstvy pomocí elektrostatického zvlákňování

Nanospider – zařízení pro výrobu nanovláken

Biodegradabilní nanovlákna

Orientovaná nanovlákna

Ruční elektrospiner pro přípravu nanovláken

Pyl z kopretiny na nanovláknech

Pyl dýně a gerbery na nanovláknech

Pyl růže a bílé lilie na nanovláknech

Pyl zvonku lučního na nanovláknech

Modelové zařízení pro sanace

Pracoviště studia ferroelektrik

AFM snímek povrchu korundové podložky

Plazmatická úpravy povrchu kovů

Pracoviště plazmatické úpravy kovů

Nanoúpravy povrchů součástek pro auta

Nanomateriály v automobilech

uhlíkové nanotrubice

Carbon nanotube

http://www.vega.org.uk/video/real/71

SumioIijima

Sumio Iijima:Helical microtubules of graphitic carbon: Nature 354, 56 -58 (07 November 1991)

Uhlíkové nanotrubice






Uhlíkové nanotrubice

Vlastnosti uhlíkových nanotrubic:pevnost v tahu 20 - 100 GPamodul pružnosti 1,2 TPa1/5 měrné hmotnosti ocelivysoká tepelná vodivostvysoká elektrická vodivostCena: rok

2004 – 400 €/g2006 – 5 €/g 2010 – 10 c/g

Uhlíkové nanotrubice metodou CCVD

Prales uhlíkových nanotrubic

Uhlíkové nanohokejky

Uhlíkové nanotrubice metodou CCVD

Vodivé vrstvy polypyrrolu

Vodivé nanovrstvy pro textilní materiály, vhodné pro elektromagnetické stínění

Vodivé vrstvy polypyrrolu

UV-VIS spektrometr GBC Cintra 202

Molekulová spektrofotometrie, kvalitativní a kvantitativní analýza,stanovení barevnosti

Přístrojové vybavení KCH FP TUL


Rentgen-fluorescenční analýzaanalýza přítomnosti kovových prvků v tuhých vzorcích


Adsorpce dusíku nebo kryptonu na povrchu materiálůvýpočty specifických povrchů


Elipsometriestanovení tloušťky tenkých vrstev na materiálech


IR mikroskop firmy Nicolet (Thermo scientific) mikroskop iN10MX s vedlejším vzorkovacím prostorem iZ10


IR mikroskop firmy NicoletInfračervená analýza na materiálech i na mikrovzorcích


Mlýnek na velmi jemné prášky

?

Děkuji za pozornostProsím o dotazy

Použity fotografie SEM: Ing. Jana Grabmüllerová a Ing. Eva Košťáková, foto přístrojů KCH: Ing. Martin Stuchlík

hic13: nejnovejsi historie chemie

Education