Solvotermální syntéza pokročilých kompositních materiálů

Abstract

Solvotermální technika je metoda chemické syntézy používaná pro přípravu sloučenin s různými morfologiemi. V současnosti získala pozornost a rozvinula se v důležitou metodu přípravy tuhých látek pomocí molekulárních rozpouštědel používaných při středních teplotách (100-400)°C. Solvotermální technika používá pro přípravu práškových materiálů organická rozpouštědla jako ethanol, aceton, ethylen glykol Morfologie připravených prášků závisí na použitém rozpouštědle, koncentraci reaktantů, teplotě a pH roztoku. Nicméně, v případě že je jako rozpouštědlo použita voda používá se název hydrotermální syntéza. Tato metoda byla použita pro přípravu vysoce krystalického jemného oxidového prášku s uniformním tvarem a úzkou distribucí velikosti částic bez nutnosti použít velmi vysokých teplot po provedené syntéze. Inteligentní materiály jsou materiály, jejichž charakteristické znaky mohou být měněny pod vlivem externího stimulu jako je elektrické nebo magnetické pole. Mezi takové materiály lze řadit electoreologické (ER) a magnetoreologické (MR) kapaliny, které jsou složeny z malých částic dispergovaných v nevodivých kapalinách, kdy se jejich struktura a reologické vlastnosti dramaticky mění za účinků elektrického či magnetického pole. Při aplikování pole mohou měnit svůj stav z kapalného na tuhý v rozmezí několika milisekund. Tato vlastnost jim dává schopnost v aplikacích umožňujících přenos napětí. Elektronické ovládání přenosu napětí má použití v zařízeních jako aktivní napěťové absorbéry, u motorů, spojek a brzd. Mnoho ER kapalin bylo zkoumáno a některé z nich vykazovaly vysoké prahové napětí v kPa a tyto jsou nazvány ER kapaliny s vysokou účinností. Nicméně, pořád je hodně problémů, které je potřeba vyřešit pro vhodné ER kapaliny jako jsou široká teplotní použitelnost, sedimentační stabilita, abrazivita ER sytémů a jejich škodlivost vůči životnímu prostředí. V této práci byly studovány různé materiály: Nanotyčinky oxidu titaničitého TiO2 s nanodutinami dopované různým množstvím Chromu (Cr) jako nového materiálu pro ER kapaliny připravené pomocí solvotermální cesty za použití vody jako rozpouštědla. Studium morfologie a analýzy struktury bylo provedeno pomocí různých technik. ER vlastnosti byly měřeny na suspenzích v silikonovém oleji. Byl také zkoumán vliv vodivosti různě dopovaných materiálů na ER chování. Páskovité částice polypyrolu připravené pomocí oxidační polymerace při použití peroxodisíranu amoného jako oxidačního činidla byly také použity jako nový materiál pro ER kapaliny. Byly připraveny dva různé vzorky polypyrolu o různých vodivostech a byl zkoumán vliv jejich vodivosti na ER chování. Částice TiO2 byly připraveny pomocí solvotermální syntézy, kdy jejich různé morfologie bylo získáno změnou koncentrace a doby zahřívání a tyto byly zkoumány za účelem zjištění vlivu morfologie na ER vlastnosti.