مقالات

خاصیت خود تمیز شوندگی نانو ذرات و پیگمنت ها به صورت های گوناگونی تعریف می شود. در رابطه با پوشش ها این تعریف به صورت سطحی با توانایی از بین برندگی مداوم آلودگی بوسیله عمل اکسیداسیون که توسط نور فعال می شود بیان می شود.

دی اکسید تیتانیوم یکی ازاکسیدهای فلزی و رنگدانه هایی است که دارای این ویژگی مهم می باشد. پودر آن به عنوان رنگدانه  سفید در صنعت کاربرد دارد از این ماده می توان در بسیاری از صنایع از جمله پلاستیک – رنگ - کاغذ و جوهر استفاده کرد.

قابلیت هایی که تیتانیوم دی اکسید از خود در این صنایع نشان داده است خود سبب شده تا در میان رنگدانه ها جایگاه ویژه ای را دارا باشد. دو ویژگی مهم این ماده که آن را در زندگی بسیار کارا و مهم می سازد. خواص فوق آبدوستی و فوتو کاتالیستی آن است. این دو ویژگی که با یکدیگر رابطه تنگاتنگی دارند باعث پدیده خود تمیز شوندگی می شوند.

تیتانیوم دی اکسید به فرم کریستالی آناتیس در ساخت این مواد کاربرد دارند. یکی از کاربردهای این مواد سطوح خود تمیزشونده اعم از شیشه – کاشی و سطوح دیوار است. خواص خود تمیز شوندگی ضد باکتری و تجزیه آلاینده ها محدوده وسیعی از کاربردها را برای این مواد ایجاد کرده است که شرکتهای مختلف در حال توسه آنها و بازارسازی برای آنها هستند. زمانیکه این ترکیب در معرض نور ماورابنفش و در حضور رطوبت و اکسیژن قرار می گیرد انواعی از حالتهای اکسیژن فعال یا رادیکال را مانند هیدروکسیل – هیدروژن پراکسید و سوپر اکسید تولید می کند. ویژگی خود تمیزشوندگی این ماده کاملا به وجود رادیکال های فعال بستگی دارد. این مواد قادر هستند در برخورد با مولکول های آلوده کننده که عموم مولکولهای آلی کربنی هستند آنها را تجزیه کنند و به مواد غیر آلی مانند کربن دی اکسید و آنیون های معدنی بی ضرر تبدیل کنند. محصولات تولید شده به دلیل خاصیت آب دوستیشان با شستشوی ساده یا باران کاملا از سطح پاک می شوند.

در سالهای اخیر پوشش های خود تمیز شونده که در آنها نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم به کار رفته است بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. اکسندگی بالای این نانو ذرات در از بین برندگی باکتری ها و آلودگی ها بسیار مفید واقع شده است. فوق آب دوست بودن ذرات تولید شده امکان حذف سریع آنها را نیز فراهم می کند.

در استفاده از این نانو ذرات دی اکسید تیتانیم که فاز زمینه پلیمری دارند دو محدودیت وجود دارد: دی اکسید تیتانیم در معرض نور ماورابنفش قادر به تولید رادیکال های واکنش پذیر و اکسنده قوی می باشد. که این عامل خود برای پایداری و استقامت نوری یک پلیمر مضر است.  بنابراین در پلیمر حامل این نانو ذرات می تواند نقص هایی ایجاد کند. عامل محدود کننده بعدی مربوط به ماهیت ذاتی نانو ذرات می باشد. این ریزدانه ها به دلیل نسبت مساحت سطح بسیار بالا به اندازه کوچک ذراتشان دارای تمایل بسیار شدید به تجمع کردن می باشند. بنابراین پراکندن آنها در یک تثبیت کننده آلی ضروری است. همچنین برای بهبود پراکندگی این نانو ذرات سطح آنها را بوسیله ترکیبات غیر آلی مانند سیلیکا و آلومینیوم اکسید پوشش می دهند.

از کاربردهای دیگر این رنگدانه که از خاصیت آب دوستی آن استفاده می کند خاصیت ضد مه گرفتگی است. مه گرفتگی سطح آینه ها و شیشه ها زمانی اتفاق می افتد که بخار آب سرد روی این سطح می نشیند تا قطرات بخار آب تشکیل دهد. روی یک سطح فوق آبدوست قطره های آب تشکیل نمی شود. در واقع یک فیلم نازک آب به طور یکنواخت روی سطح تشکیل می شود. این فیلم یکنواخت آب مانع مه گرفتگی می شود. بدین ترتیب می توان برای مثال انواع شیشه – آیینه و عینک را با این فناوری ضد مه کرد. که فرایندی بسیار ساده و ارزان است. از نمونه های کاربردی آن میتوان به ماشین های ساخت ژاپن که به آیینه های بغل فوق آبدوست مجهز شده اند اشاره کرد. از دیگر کاربردهای این ماده می توان به قابلیت فیلتراسیون آب و هوا- ساخت رنگهای آنتی باکتریال و ضد قارچ – ساخت سرامیک های آنتی باکتریال – لوازم پزشکی و بیمارستانی – کشاورزی و... اشاره کرد.

با توجه به حذف آلودگی های صنایع پتروشیمی و پساب های صنعتی که از معضلات جامعه امروزی است میتوان به اهمیت این گونه مواد و کاربردهای فراوان آنها در حوزه های مختلف پی برد.




منابع
:

1-Alireza khataee, Leila Moradkhannejad, Vahid Heydari, Behrouz Vahid Sang WooJoo, (2016), Self cleaning acrylic waterbased white paint modified with different types of TiO2 nanoparticles, Pigment & Resin Technology, Vol. 45 Iss 1 pp. 24-29.

2- Ivan P. Parkin nd Robert G. Palgrave Received 19th August 2004, Accepted 15th November 2004 First published as an advance Article on the web 22nd December 2004 DOI: 10.1039/b412803f

3- Allen, N. S., poimer degradation and stability, Vol 78. No. 3,pp 467-487.