haku: @instructor Söderberg, Outi / yhteensä: 18
viite: 9 / 18
| Tekijä: | Honkanen, Toni |
| Työn nimi: | Sooli-geeli-SiO2-jauheen funktionalisointi optisesti aktiivisen aineen avulla |
| Functionalization of sol-gel-SiO2-powders with optically active substance | |
| Julkaisutyyppi: | Diplomityö |
| Julkaisuvuosi: | 2009 |
| Sivut: | 116 + [6] Kieli: fin |
| Koulu/Laitos/Osasto: | Materiaalitekniikan laitos |
| Oppiaine: | Materiaalitiede (MT-45) |
| Valvoja: | Hannula, Simo-Pekka |
| Ohjaaja: | Söderberg, Outi ; Väisänen, Pasi |
| OEVS: | Sähköinen arkistokappale on luettavissa Aalto Thesis Databasen kautta.
Ohje Digitaalisten opinnäytteiden lukeminen Aalto-yliopiston Harald Herlin -oppimiskeskuksen suljetussa verkossaOppimiskeskuksen suljetussa verkossa voi lukea sellaisia digitaalisia ja digitoituja opinnäytteitä, joille ei ole saatu julkaisulupaa avoimessa verkossa. Oppimiskeskuksen yhteystiedot ja aukioloajat: https://learningcentre.aalto.fi/fi/harald-herlin-oppimiskeskus/ Opinnäytteitä voi lukea Oppimiskeskuksen asiakaskoneilla, joita löytyy kaikista kerroksista.
Kirjautuminen asiakaskoneille
Opinnäytteen avaaminen
Opinnäytteen lukeminen
Opinnäytteen tulostus
|
| Sijainti: | P1 Ark TKK 84 | Arkisto |
| Avainsanat: | chromism SiO2 silane coupling agent Ag2[HgI4] reversible colour change kromismi SiO2 silaanikytkentä Ag2[HgI4] palautuva värimuunnos |
| Tiivistelmä (fin): | Kromismiksi kutsutaan yleisesti ulkoisen ärsykkeen aiheuttamaa materiaalin palautuvaa värinmuutosilmiötä. Diplomityön tavoitteena on tutkia tätä ilmiötä ja valmistaa lämpötilaherkkä, termokrominen, sooli-geeli-menetelmällä valmistettu SiO2 -jauhe liittämällä siihen joko väriä vaihtavia kapseleita, douppaamalla se väriä vaihtavilla aineilla tai päällystämällä se tällaisilla aineilla. Teoriaosassa tehdään katsaus värin muodostumiseen, erilaisiin värinmuutosmenetelmiin ja näitä hyödyntäviin materiaaleihin. Värinmuutos eri materiaaleille voidaan toteuttaa mm. lämpötilan (esim. nestekiteet tai leukoväriaineet), valon (esim. jotkut metallioksidit), paineen (esim. jotkut koordinaatioyhdisteet), pH:n (esim. metyylivioletti) tai liuoksen polarisaation muutoksella (esim. fluoresoivat väriaineet) sekä jännitteellä (esim. jotkut siirtymämetallioksidikalvot). Kokeellisessa osuudessa tutkittiin sekä epäorgaanisia että orgaanisia termokromisia aineita. Jauheista tutkittiin väriaineen ja silikajauheen kiinnittymistä sekä morfologiaa pyyhkäisyelektronimikroskoopilla, partikkelikokojakaumaa laserdiffraktiolla, faasimuutoslämpötilaa differentiaalisella pyyhkäisykalorimetrillä, kemiallista koostumusta röntgendiffraktiolla sekä värinmuutosta spektrofotometrisillä UV/VIS- ja CIELAB*-mittauksilla. Orgaanisessa osuudessa yritettiin kiinnittää kolmea erilaista termokromista leukoväriainetta (Väriaineet 1, 2 ja 3) silikajauheeseen 3-aminopropyylitrietoksisilaanilla ja metyylitrimetoksisilaanilla. XRD-mittausten perusteella variainekapselit oli valmistettu polymetyylifenyyliasetylenistä (PMFA) ja kahdella väriaineella värinmuutoslämpötilaa kontrolloivana liuottimena oli metyylistearaatti. Silikajauheen kiinnittäminen onnistui vain väriaineen 3 kanssa sen erilaisen pintarakenteen ansiosta, joka havaittiin SEM-kuvista. Epäorgaanisilla aineilla tehdyissä kokeissa valmistettiin lämpötilaherkkää Ag2[HgI4]-jauhetta, johon kiinnitettiin silikajauhetta valmistusvaiheessa. Tämän jauheella tapahtui DSC-mittausten mukaan faasitransformaatio noin 50 °C lämpötilassa, joka havaittiin värinmuutoksena. Silikan kiinnittymisestä Ag2[HgI4]-jauheeseen ei saatu varmuutta SEM-tarkastelun avulla. Toisena epäorgaanisiin aineisiin liittyvänä tutkimuskohteena oli silikajauheen douppaaminen sooli-geeli-prosessissa käyttäen hopea-, kupari- tai sinkkinitraattia. Valmistetuista jauheista hopea- ja kuparidoupattu jauhe vaihtoi väriään palautumattomasti lämpötilan kasvaessa. Sinkkidoupatulla ei tapahtunut värinmuutosta. Silikajauheen kiinnittyminen orgaanisen väriaineen pintaan mahdollistaa multifunktionaalisen väriaineen valmistamisen. Väriaineelle lisäominaisuuksia voisi tuoda silikan pintaan doupatuilla funktionaalisilla aineilla, jotka mahdollistaisivat esim. antibakteerisia tai magneettisia ominaisuuksia. Väriä muuttavia aineita voidaan hyödyntää mm. tiemaaleissa, jotka ilmoittavat varoitusvärillä tien mahdollisesta liukkaudesta lämpötilan laskiessa alle +1 °C tai muissa vastaavissa käyttökohteissa. |
| Tiivistelmä (eng): | Chromism is usually described as reversible colour change phenomenon induced by external stimulus. The main focus of this work is to examine this phenomenon and produce SiO2-powder prepared via sol-gel-method by joining it to colour changing organic capsules, doping it with colour changing inorganic additives or coating it with inorganic colour changing material. Literature part concentrates on colour formation, different colour change methods and materials with this ability. Colour change for different materials can be stimulated among others with heat (e.g. with leuco dyes), light (e.g. with some metaloxides), pressure (e.g. with some coordination compounds), pH (e.g. with methylviolet), polarization (e.g. with fluorescent dyes) and voltage change (e.g. with some transition metal oxide films). Of these considering the experimental part of the Thesis, the most important chromism type is thermochromism. In the experimental part both organic and inorganic thermochromic materials were studied. Prepared powders were characterized by scanning electron microscopy, laser diffraction, differential scanning calorimetry, X-ray diffraction, UV/VIS and CIELAB* spectrophotometric measurements. Silica powder was attached with three different organic thermochromic leuco dyes (caned as Väriaine 1, 2 and 3) by using 3-aminopropyltriethoxysilane or methyltrimethoxysilane as a coupling agent. According to the XRD measurements the capsules of all three dyes were made of polymehtylphenylacetylene, while the solvent controlling the colour change could be determined for two of the dyes to be methyl stearate. Attachment of silica powder was successful only to Väriaine 3, due to its different surface structure providing hydrophobicity and different chemical resistance. In the experiments with temperature sensitive inorganic Ag2 [HgI4]-SiO2-powder was successfully prepared. According to DSC measurements this powder has the phase transformation at 50 °C, which can be optically seen as a colour change. Silica powders were also doped in the sol-gel process by using silver, copper or zinc nitrate. According to the literature the additions with Cu and Zn result in oxide dopants. Only silver and copper oxide doped powders changed colour irreversibly. Colour change in zinc oxide doped silica was not observed. According experimental part, silica powders doped with the inorganic additives are suitable for high-temperature sensor use. Silica powders joined to the organic dye enables producing multifunctional dyes by providing with the additional silica doping new functional properties e.g. such as magnetic or antibacterial behaviour. Colour changing materials can be utilized for example in road paints that alert drivers with warning coloration when temperature of the road surface is under +1 °C and road might be slippery. This phenomenon can also be feasible in similar kind of applications. |
| ED: | 2012-08-29 |
INSSI tietueen numero: 45164
+ lisää koriin
INSSI