title: Υδρόφοβα σταθερά νανοσύνθετα υλικά για την προστασία ασβεστόλιθων και μαρμάρων

title: Hydrophobes stables nanosynthetics materials for the protection of limestones and marbles
Creators: name: Λαγκαδινος Σταυρος
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2020

description:     Η ανάγκη για εξέλιξη των υλικών προστασίας και συντήρησης των υφιστάμενων δομικών υλικών προέρχεται από τους δυναμικά αυξανόμενους ρύπους του περιβάλλοντος. Με κατεύθυνση τη διατήρηση των μνημείων Αρχιτεκτονικής και Πολιτιστικής κληρονομιάς, αλλά και των παραδοσιακών και σύγχρονων κατασκευών, η παρούσα ερευνητική εργασία είχε στόχο την βελτίωση και εν τέλει την παραγωγή υλικών της νανοτεχνολογίας με αδιαβροχοποιητικές ιδιότητες. Η φθορά των υλικών προκαλείται, ως επί το πλείστον, από μηχανισμούς διάβρωσης, στους οποίους διαδραματίζει σημαντικό ρόλο το νερό σε κάθε μορφή του (υγρασία, βροχή κ.α.). Κατά συνέπεια, οι φθορές που προκαλούνται στα σύγχρονα δομικά υλικά, αλλά και στα υλικά των μνημείων είναι ιδιαίτερα σημαντικές. Οι επιστρώσεις με υδρόφοβα πολυμερή είναι από τις πιο διαδεδομένες πρακτικές προστασίας από το νερό.
    Στο πλαίσιο αυτό, αναπτύχτηκαν τρία νανοσύνθετα υλικά (STP-ΓD, STP- ΓMD, STP- ΓDf), των οποίων ο βασικός σκοπός ήταν η δημιουργία υδρόφοβων επιφανειών, χωρίς να εμφανίζουν  μικρο-ρηγματώσεις στις επιφάνειες που θα έχουν επιστρωθεί. Τα νανοϋλικά αυτά, παράχθηκαν μέσω της μεθόδου Sol-Gel. Ο τρόπος σύνθεσής τους έγινε με απλό εργαστηριακό εξοπλισμό και με χρήση μη τοξικών χημικών αντιδραστηρίων. Τα νανοϋλικά αυτά αποτελούν βελτιώσεις του υπάρχοντος υλικού STP-Γ, του Εργαστηρίου Υλικών Πολιτιστικής Κληρονομιάς και Σύγχρονης Δόμησης του Πολυτεχνείου Κρήτης, το οποίο τροποποιήθηκε σε τρεις διαφορετικές νέες συνθέσεις, ούτως ώστε να δημιουργηθούν τα υλικά με τις επιθυμητές ιδιότητες. Η μέθοδος Sol-Gel παρήγαγε το νανοϋλικό σε μορφή γέλης και σε διάστημα 5-10 ημερών, ανάλογα τη σύνθεση και τον τρόπο εξάτμισης, πρόκυπτε το πήκτωμα προς εξέταση. Τα νέα υλικά διαφέρουν ως προς την υδροφοβικότητά τους, καθώς έχουν χρησιμοποιηθεί τρία διαφορετικά υδρόφοβα μόρια. Με τον χαρακτηρισμό των πηκτωμάτων και την επιβεβαίωση ότι πρόκειται για υλικά νανοδομημένα, ομοιογενή, διαυγή και απαλλαγμένα από μικρο-ρωγμές, το πείραμα προχώρησε στη διαδικασία επιστρώσεων των νανοϋλικών σε δοκίμια.
    Τα δοκίμια που επιλέχθηκαν ήταν ο βιοκλαστικός ασβεστόλιθος Αλφάς Ρεθύμνου, το Μάρμαρο Carrara ιταλικής προέλευσης και το Πεντελικό Μάρμαρο, του οποίου τα δοκίμια είχαν προέλθει από τον περιβάλλοντα χώρο της Ακρόπολης. Οι επιστρωμένες επιφάνειες των δοκιμίων εξετάστηκαν σε μια σειρά εξειδικευμένων τεχνικών, προκειμένου να αποσαφηνιστεί ο τρόπος δράσης των νανοϋλικών σε αυτές. Το σύνολο των μετρήσεων εξήγαγε ότι τα παραχθέντα νανοϋλικά είναι αποτελεσματικά ως προς τον σκοπό για τον οποίο δημιουργήθηκαν. Συγκεκριμένα, τα νέα νανοσύνθετα στερούνται μικρο-ρωγμών μετά την επίστρωση σε επιφάνειες, δεν δημιουργούν χρωματικές μεταβολές που μπορεί να συλλάβει ο γυμνός οφθαλμός, είναι σταθερά στην υπεριώδη ακτινοβολία, έχουν καλή συνάφεια με τα υποστρώματα ασβεστόλιθων και μαρμάρων παραμένοντας σταθερά υμένια στις υπό μελέτη επιφάνειες, ενώ τέλος προσδίδουν ικανή υδροφοβικότητα.
    Σε τελικό στάδιο, έγινε η αποτίμηση των παραπάνω αποτελεσμάτων, ενώ διατυπωθήκαν μελλοντικές προοπτικές με σκοπό τη συνέχιση και εξέλιξη της έρευνας.