"Personaalne uurimistoetus" projekt PUT391
PUT391 (PUT391) "Aerogeelid materjalidena keemilise analüüsi jaoks (1.01.2014−31.12.2016)", Mihkel Koel, Tallinna Tehnikaülikool, Matemaatika-loodusteaduskond.
PUT391
Aerogeelid materjalidena keemilise analüüsi jaoks
Aerogels as materials for chemical analysis
1.01.2014
31.12.2016
Teadus- ja arendusprojekt
Personaalne uurimistoetus
Otsinguprojekt
ETIS klassifikaatorAlamvaldkondCERCS klassifikaatorFrascati Manual’i klassifikaatorProtsent
4. Loodusteadused ja tehnika4.11. Keemia ja keemiatehnikaP300 Analüütiline keemia 1.3. Keemiateadused (keemia ja muud seotud teadused)70,0
4. Loodusteadused ja tehnika4.12. Protsessitehnoloogia ja materjaliteadusT152 Komposiitmaterjalid2.3. Teised tehnika- ja inseneriteadused (keemiatehnika, lennundustehnika, mehaanika, metallurgia, materjaliteadus ning teised seotud erialad: puidutehnoloogia, geodeesia, tööstuskeemia, toiduainete tehnoloogia, süsteemianalüüs, metallurgia, mäendus, tekstiilitehnoloogia ja teised seotud teadused).30,0
PerioodSumma
01.01.2014−31.12.201456 400,00 EUR
01.01.2015−31.12.201556 400,00 EUR
01.01.2016−31.12.201656 400,00 EUR
169 200,00 EUR

Aerogeelid, kui nanopoorsed, suure eripinnaga ja ülimalt väikese tihedusega materjalid võimaldavad keemilises analüüsis arendada uudseid lähenemisi miniatuursete seadmete loomisel, uute sensorite ja detektorite loomise optikas ja elektrokeemiasl. Eesmärk on välja töötada spetsiifilislt modifitseeritud mebraane sensoritele ja detektoritele optikas ja parendatud omadustega elektroodide materjale elektrokeemiale. Aerogeelide mõned puudused nagu räniaerogeelide haprus ja suhteliselt madal elektrijuhtivus süsiaerogeelide juures on ületatavad aerogeelide kombineerimisel sobivate materjalidega, milleks on vedelad soolad (ioonsed vedelikud). Eesmärgiks on komposiitmaterjalid aerogeelide ja ioonsete vedelike baasil, mis ühendavad mõlema poole positiivseid omadusi. Lisaks kombineeritakse erinevat tüüpi aerogeele (anorgaanilisi tselluloosiga ja/või anorgaanilisi süsinikaerogeeliga) saamaks uudsete omadustega materjale. Lisaks uuritakse ka komposiitmaterjaldei pinna keemilist modifitseerimist.
Aerogels as nanoporous materials with high surface area and extremely low density allow develop new approaches in chemical analysis on miniaturisation of instruments. The aim is develop new specifically modified membranes for sensors and detectors in optics and improved electrode materials for electrochemistry. Some disadvantages of aerogels like fragility in case of inorganic (silica) aerogels or low electrical conductivity in case of carbon aerogels will be overcome by combination of aerogels with molten salts (ionic liquids). The objective is properly combine in aerogel based composite materials (ionogels) liquid and solid sides of both components. Also combining different type of aerogels (inorganic with cellulosic and inorganic with carbon) gives composite materials with improved properties. Additional to studies on composing different aerogels with each other and ionic liquids, the attention will be given also to chemical modification of composite material surface.
Uuriti aerogeelide valmistamise reaktsiooni parameetrite korrelatsiooni saadud aerogeelide füüsikaliste omadustega; Anorgaaniliste aerogeelide (räni ja süsinik) kombineerimine ioonsetes vedelikes lahustatud tselluloosiga saamaks elastseid poorseid materjale; Aerogeelide metallidega ja lämmastikuga modifitseerimise võimalusi; Saadud materjalide füüsikaline ja keemiline analüüs. Vaatluse all olid orgaanilised aerogeelid ning anorgaanilised aerogeelid (süsinik ja räniaerogeelid), nende saamine ja komposiit-materjalide väljatöötamine. Resortsinool-formaldhüüd (RF) orgaanilised aerogeelid ning nendest saadud süsinik aerogeelide puhul vaatluse all olid metallide ja metalli komplekside lülitamine aerogeelide koostisse ning lämmastiku sisseviimine söe struktuuridesse. Samuti uuriti võimalusi metallide ja metalli komplekside lülitamiseks aerogeelide koostisse kasutades just RF orgaanilise aerogeeli koostise modifitseerimist ioonvahetuse omadustega funktsionaalsete rühmadega. Metallidest pakkusid huvi Fe, Co; Ni ja lantaniidid, millega modifitseeriti süsiaerogeele; lantaniide viidi ka räni aerogeelidesse. Samuti uuriti ioonsete vedelike võimalusi lahustina komposiit-materjalide saamisel: tselluloosi lahuse ioonsetes vedelikes ja anorgaanilise (süsinik ja räni) geeli sobivates vahekordades segamise teel, kasutades tselluloosi siduva polümeerina. tselluloosi lahuse ja geeli sobivates vahekordades segamise teel Räni aerogeelide juures kasutati tselluloosi siduva polümeerina. On saanud selgeks, et aerogeelide struktuuri on võimalik muuta lähtudes valmistamise tehnoloogiast ja reaktsiooni tingimustest. Samuti on võimalik aerogeele kasutada komposiit-materjalide saamiseks eriti, kui kasutada lahustina ioonseid vedelikke, mis on suurpärased ühendid komposiit-materjalide saamiseks aerogeelide baasil. Saadud materjalidel on mitmeid kasutusalasid nagu sensormaterjalide väljatöötamiseks.