Nalaganje ...
Projekti / Programi vir: ARIS

Okolju prijazna in-situ sinteza ZnO nanodelcev za razvoj zaščitnih tekstilij

Raziskovalna dejavnost

Koda Veda Področje Podpodročje
2.14.02  Tehnika  Tekstilstvo in usnjarstvo  Tekstilna kemija 

Koda Veda Področje
T470  Tehnološke vede  Tekstilna tehnologija 

Koda Veda Področje
2.05  Tehniške in tehnološke vede  Materiali 
Ključne besede
in-situ sinteza, ZnO nanodelci, plazma, tekstilije, protimikrobnost, UV zaščita, fotokatalitična samočistilnost
Vrednotenje (pravilnik)
vir: COBISS
Raziskovalci (16)
št. Evidenčna št. Ime in priimek Razisk. področje Vloga Obdobje Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  55027  Katja Brenčič  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2021 - 2022  30 
2.  11766  dr. Petra Eva Forte Tavčer  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2019 - 2022  391 
3.  27963  dr. Marija Gorjanc  Tekstilstvo in usnjarstvo  Vodja  2019 - 2022  282 
4.  27945  dr. Ivan Jerman  Kemija  Raziskovalec  2019 - 2022  385 
5.  19706  dr. Mateja Kert  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2019 - 2022  161 
6.  24022  dr. Mirjam Leskovšek  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2019 - 2020  76 
7.  10429  dr. Miran Mozetič  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2019 - 2022  1.353 
8.  33326  dr. Gregor Primc  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2019 - 2022  265 
9.  34451  dr. Nina Recek  Biotehnologija  Raziskovalec  2019 - 2022  85 
10.  08393  dr. Barbara Simončič  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2019 - 2022  495 
11.  17723  Tomaž Stergar    Tehnični sodelavec  2019 - 2020 
12.  25442  dr. Martin Šala  Kemija  Raziskovalec  2019 - 2022  341 
13.  52497  Maja Šukarov    Tehnični sodelavec  2019 - 2022 
14.  25457  dr. Brigita Tomšič  Tekstilstvo in usnjarstvo  Raziskovalec  2019 - 2022  250 
15.  51974  dr. Anja Verbič  Kemijsko inženirstvo  Mladi raziskovalec  2019 - 2022  31 
16.  20048  dr. Alenka Vesel  Elektronske komponente in tehnologije  Raziskovalec  2019 - 2022  689 
Organizacije (3)
št. Evidenčna št. Razisk. organizacija Kraj Matična številka Štev. publikacijŠtev. publikacij
1.  1555  Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehniška fakulteta  Ljubljana  1627074  19.861 
2.  0104  Kemijski inštitut  Ljubljana  5051592000  20.997 
3.  0106  Institut "Jožef Stefan"  Ljubljana  5051606000  90.742 
Povzetek
Razvili bomo dve novi, okolju prijazni metodi oblikovanja nanodelcev cinkovega oksida (ZnO) direktno na tekstilnem substratu (t.i. in-situ sinteza). Kot tekstilne substrate smo izbrali bombaž in poliester, ki predstavljata največji delež uporabljenih substratov v tekstilnem inženirstvu. Prva, mokro-kemijska metoda in-situ sinteze nanodelcev ZnO bo vključevala modifikacijo tekstila s cinkovim (Zn) prekurzorjem (Zn klorid, acetat in nitrat) in biološkim (fitokemijskim) reducentom. Slednjega bomo pridobili z ekstrakcijo rastlinskega materiala iz živilskih odpadkov (avokadov olupek in koščica, listi zelenega čaja, olupek granatnega jabolka) in invazivnih rastlin (listi in sadež octovca, listi in korenika japonskega dresnika). Pogoji sinteze, kot so koncentracija vstopnih kemikalij, čas in temperatura sinteze bodo v tem delu raziskave isti, variirali pa bomo različne Zn-prekurzorje in fitokemikalije, da ugotovimo katera kombinacija je najbolj optimalna. Sledila bo optimizacija mokro-kemijske in-situ sinteze nanodelcev ZnO, kjer bomo znižali koncentracijo prekurzorja in reducenta ter skrajšali čas sinteze. Da bi to nalogo uspešno opravili, bomo tekstilnim substratom povečali reaktivnost, še posebej jo bomo morali povečati hidrofobnem poliestru. Reaktivnost substratov bomo povečali s pomočjo kisikove nizkotlačne plazme, in sicer pri nizki gostoti moči plazemske razelektritve, ki bo omogočila kinetično temperaturo nevtralnega plina blizu sobne temperature. Procesne parametre (tlak plina, moč generatorja in čas obdelave) bomo uravnavali tako, da bomo dosegli funkcionalizacijo tekstilij, ki bo omogočila najvišjo adsorpcijo kemikalij med sintezo in oblikovanje nanodelcev ZnO na tekstilijah. Znanje o obnašanju tekstilnih substratov tekom plazemske obdelave bomo uporabili pri premagovanju težav pri suho-kemijski raziskavi in-situ sinteze ZnO. Nanodelce ZnO bomo na tekstilijah oblikovali v nizkotlačnih plazemskih sistemih. Raziskavo bomo opravili v radiofrekvenčnem (RF) reaktorju v kontinuirnem načinu delovanja in mikrovalovnem (MW) v pulznem načinu. V RF sistemu bodo tekstilije obdelane z vsemi plazemskimi delci, v MW pa praktično zgolj z nevtralnimi radikali. Posušene tekstilije, ki bodo impregnirane s ZnCl2, bodo obdelane v plazmi ali porazelektritvi kisika, ki bo omogočal preoblikovanje filma v ZnO nano-strukture. Z namenom pridobiti poglobljeno razumevanje zmožnosti plinske plazme kot orodja za obdelavo in sintezo, bomo tekom plazemske in-situ sinteze nanodelcev ZnO proučili lastnosti plazme, za kar bomo uporabili optično emisijsko spektroskopijo (OES) in lasersko-krmiljeno katalitično sondo (LCP). Uspešnost in-situ sintetiziranih nanodelcev ZnO, kemijske in fizikalne spremembe modificiranih tekstilij ter njihove zaščitne in funkcionalne lastnosti bomo spremljali s standardnimi in naprednimi (XPS, SIMS, FTIR, SEM in AFM) analitičnimi metodami. Oba procesa in-situ sinteze nanodelcev ZnO predstavljata popolnoma nov pristop k modifikaciji tekstilij za razvoj več-zaščitnih in več-funkcionalnih tekstilij, in omogočata možnosti sinteze drugih nanodelcev in nano-materialov na tekstilijah. Oba principa sta zelo pomembna pri premagovanju tehnoloških in okolijskih težav na področju modifikacije tekstilij in vlaknotvornih polimerov. Rezultati bodo omogočili objavo več originalnih znanstvenih člankov v vrhunskih revijah z visokim faktorjem vpliva in vsaj eno prijavo patenta.
Pomen za razvoj znanosti
Projekt obravnava razvoj dveh novih, okolju prijaznih metod in-situ sinteze nanodelcev ZnO na tekstilu. Za oblikovanje nanodelcev ZnO na bombažu in poliestru se bo pri eni metodi uporabil naravni fitokemijski reducent, pri drugi pa plinska plazma. Nobena od metod v znanstveni literaturi do sedaj še ni bila opisana, torej je naš pristop v tekstilnem inženirstvu popolnoma nov. Znane so sicer sinteze nanodelcev ZnO z uporabo bioloških reducentov, vendar ne direktno na materialu. Prav tako do sedaj še ni bilo objavljene raziskave na temo in-situ sinteze nanodelcev ZnO na površini tekstilije impregnirane z ZnCl2 s pomočjo plinske plazme. Raziskava nizkotemperaturne oksidacije tankih filmov ZnCl2 pri različnih parametrih plazme bo pomembna za raziskovalce več ved, ne samo tekstilnega inženirstva. To bo prva objava o sinergističnem vplivu UV sevanja in radikalov plazme na oksidacijo tankih slojev ZnCl2. Rezultati projekta bodo pomembni za uspešno premagovanje tehnoloških in okolijskih vprašanj na področju modifikacije tekstilij in vlaknotvornih polimerov ter bodo omogočili možnosti sinteze drugih nanodelcev in nano-struktur na tekstilijah. Rezultati projekta bodo omogočili uporabnost najnovejše modifikacije tekstilij za razvoj visokotehnoloških proizvodov z več-zaščitnimi in več-funkcionalnimi lastnostmi. Predstavljene bodo tudi možnosti vpeljave raziskovalnih dosežkov v prakso, kar bo predstavljalo prispevek znanosti h gospodarstvu z namenom povečati konkurenčnost na Evropskem in svetovnem trgu. Torej bodo imeli rezultati pomembno vlogo pri promociji Slovenije in njeno vključevanje v mednarodne raziskovalne in industrijske projekte. Rezultati projekta bodo podali nove vpoglede in nova spoznanja o mokro-kemijski in plazemski sintezi nanodelcev ZnO na tekstilijah. Rezultati raziskave bodo omogočili objavo številnih izvirnih znanstvenih člankov v vrhunskih revijah s faktorjem vpliva in vsaj eno prijavo patenta.
Pomen za razvoj Slovenije
Two completely new eco-friendly methods for in-situ synthesis of ZnO nanoparticles on textiles will be elaborated. One method uses a natural phytochemical reducing agent and the other one uses gaseous plasma for formation of ZnO nanoparticles on cotton and polyester from zinc-containing precursors. Neither of the methods had been reported in scientific literature, so our approach is completely new in textile engineering. There are known syntheses of ZnO nanoparticles by using biological reducing agents, however none of the them were performed directly on the material. Also, there is no report on synthesis of ZnO nanoparticles on the surface of ZnCl2-impregnated fabrics using gaseous plasma or its afterglow. The proposed study on low-temperature oxidation of ZnCl2 thin films using plasma of different parameters will not be important only for the textile sciences but broader- it will be the first report on synergistic effects of UV radiation and plasma radicals on low-temperature oxidation of ZnCl2 thin films to form ZnO nanoparticles. The results will be also crucial in successful overcoming technological and ecological issues in the field of textile and fibrous-polymer modification processes and provide the possibility of synthesizing other nanoparticles and nano-structures on textiles. The results will enable an introduction of contemporary (state-of-the-art) textile modification for a development of highly technological products with multi-protective and multifunctional properties. The possibilities of transferring scientific achievements into practice will be considered as well, which is going to present a contribution of science to the economy, increasing the competitiveness on the European and world markets. Therefore, the research results will be of a great significance for the promotion of Slovenia and the country’s integration in the international research and industrial projects. The project’s results will give a new insight and produce new knowledge in classical wet-chemical and plasma-assisted synthesis of ZnO nanoparticles on textiles. The results of the research will enable the publication of several original scientific papers in top journals with a high impact factor, and will enable submission of at least one patent application.
Zgodovina ogledov
Priljubljeno