Development and application of functional composite surfaces with tunable wettability and photoreactivity

Abstract

A fotoreaktív-, valamint az extrém és/vagy szabályozható nedvesedésű felületeket napjainkban fokozódó érdeklődés övezi. Doktori munkám során látható fényben aktív, plazmonikus Ag-TiO2 fotokatalizátor nanorészecskékből, poliakrilátokból és PDMS-ből kiindulva hoztam létre egyszerre mindkét említett funkcióval rendelkező kompozit felületeket. Ehhez kapcsolódóan bemutattam, hogy a vizsgált perfluorozott poliakrilátból (FP) készült hidrofób filmek nedvesedési karaktere Ag-TiO2 fotokatalizátor részecskékkel történő érdesítéssel fokozható. A kapott bevonatok Ag-TiO2/FP-arány az első említésnél függvényében változó felületi érdességgel és az érdességtől függő nedvesedéssel (és fotoreaktivitással) rendelkeztek a szuperhidrofiltől a szuperhidrofób karakterig terjedő tartományban. A szuperhidrofób nedvesedési karakter eléréséhez szükséges 80 m/m% fotokatalizátor-tartalom megtartása mellett a kompozitok nedvesedésére a mátrix összetétele is hatással volt: poli(2-hidroxietil-akrilát), mint hidrofil mátrixalkotó felhasználásával szuperhidrofil kompozit bevonatokat állítottam elő. Mivel a mikrofluidika és a folyadékmanipuláció térnyerésének köszönhetően egyre nagyobb igény mutatkozik új, stimulus-reszponzív nedvesedésű funkcionális felületek kialakítása iránt, ezért ennek fényében magneto-, illetve termoreszponzív nedvesedéssel és fotoreaktivitással rendelkező, PDMS-alapú kompozitokat is létrehoztam, karbonil vas mikrorészecskék és poli(N-izopropil-akrilamid) felhasználásával. Az extrém nedvesedésű, hierarchikus érdességel rendelkező felületek gyakorlati alkalmazásának egyik legnagyobb korlátja a felületi képletek sérülékenysége: ennek lehetséges kiküszöbölésére előállításra került egy PDMS-oleogél alapú öngyógyuló fotoreaktív kompozit is, mellyel tartós szuperhidrofób karakter érhető el. A disszertációmban bemutatott kompozit felületek a jövőben multifunkciós jellegükből fakadóan alkalmasak lehetnek például különböző polaritású szennyezők hatékony fotooxidációs eliminálására, vagy akár összetett folyadékmanipulációs feladatok elvégzésére is.