Υπερυδρόφοβα και αυτοκαθαριζόμενα σύνθετα υμένια πολυσιλοξανίων με νανοσωματίδια ενώσεων του τιτανίου και του ασβεστίου
Creators: name: Χατζηγρηγορίου, Αικατερίνη Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2019
Subjects: Υπερυδρόφοβες επιφάνειες
Σύνθετα υμένια πολυμερούς – νανοσωματιδίων
Φωτοκαταλυτικά αυτοκαθαριζόμενα υλικά
Super hydrophobic surfaces
Polymer nanoparticle composite coatings
Photocatalytic self-cleaning materials

description: Σκοπός της διατριβής ήταν η παρασκευή προστατευτικών υπερυδρόφοβων και αυτοκαθαριζόμενων υμενίων και η εξέταση δυνατότητας εφαρμογής τους σε μνημεία πολιτισμού και σε σύγχρονες κατασκευές. Συγκεκριμένα ένα πολυσιλοξάνιο αναμίχθηκε με νανοσωματίδια ενώσεων του ασβεστίου, του τιτανίου και του πυριτίου, ψεκάστηκε σε υποστρώματα μαρμάρου και αξιολογήθηκε η προστατευτική τους ικανότητα. Τα νανοσύνθετα υμένια που παράχθηκαν είχαν ποικίλες περιεκτικότητες σε νανοσωματίδια και διεξήχθησαν πειράματα μέτρησης της στατικής γωνίας επαφής των σύνθετων υμενίων ως συνάρτηση της συγκέντρωσης των νανοσωματιδίων. Μελετήθηκε η επιφανειακή μορφολογία των σύνθετων υμενίων από την οποία αποδείχθηκε ότι αναπτύσσεται τραχύτητα στην μίκρο και στη νάνο-κλίμακα. Η μορφολογία αυτή είναι παρόμοια με τη μορφολογία στην επιφάνεια του φύλλου του λωτού, το οποίο είναι γνωστό για τις υπερυδρόφοβες ιδιότητές του. Πέραν της υδροφοβικότητας εξετάστηκαν ακόμη η επίδραση των σύνθετων υμενίων πολυμερούς-νανοσωματιδίων στην τριχοειδή υδαταπορρόφηση καθώς και στο χρώμα των λίθων. Επιπλέον εξετάστηκε η υπερυδροφιλική (φωτοεπαγώμενη) και η φωτοκαταλυτική ιδιότητα των υμενίων σιλικόνης- νανοσωματιδίων τιτανίου με προσομοίωση της φωτο-αποικοδόμηση των ρύπων με πράσινη χρωστική. Τα συμπεράσματα, σε συνδυασμό με την απλότητα και το χαμηλό κόστος της μεθοδολογίας που παρουσιάστηκε στην παρούσα διατριβή, δείχνουν ότι αποτελεί μια εξαιρετική μέθοδο για την συντήρηση και προστασία των μαρμάρων
description: The aim of the present thesis was the preparation of protective superhydrophobic and self-cleaned coatings and the examination of their applicability on natural stone materials, used in cultural heritage monuments, as well as on materials used in contemporary constructions. In particular a polysiloxane was mixed with nanoparticles of calcium, titanium and silicon compounds, was sprayed on marble substrates and their protective efficacy of the coatings was evaluated. Nanocomposite coatings were produced using various nanoparticle concentrations and measurements of the static contact angles of water drops were carried out as a function of the nanoparticle concentration. The morphology of the polymer-particle composite films was studied showing that a two-length-scale hierarchical structure is formed on the surface. The developed surface morphology resembles to a large extent to the morphology of the surface of the Lotus leaf, which is known for its super-hydrophobic properties. In the event that hydrophobicity is not the sole parameter of optimal stone and stone-monuments protection, other important parameters, such us water capillary absorption and stone color alterations, were also investigated and their dependence on nanoparticle concentration was established. In addition, the Superhydrophilicity and photocatalytic property of silicon-titanium nanoparticles were tested by simulating the photo-degradation of green pigment pollutants. The obtained results, the simplicity and low cost of the strategy presented in this thesis show that is an excellent solution for the protection and conservation of marbles