PROPRIETATI ANTIBACTERIENE SI DE SELF-CLEANING IMBUNATATITE PENTRU
NOI MORTARE ADITIVATE CU NANOPARTICULE – Acronim MORCLEAN

Programul 2 din PN III: Creșterea competitivității economiei românești prin cercetare, dezvoltare și inovare
Subprogramul 2.1: Competitivitate prin cercetare, dezvoltare și inovare
Tip proiect: Proiect experimental – demonstrativ
Acronim: MORCLEAN
Contract 504PED / 2020
Autoritatea Contractanta: UEFISCDI ROMANIA

PARTENERI

1. INSTITITUL NATIONAL DE C-D PENTRU METALE NEFEROASE SI RARE – IMNR, Pantelimon – Coordonator
2. CEPROCIM S.A., București – Partener

Obiectivul proiectului este de a dezvolta materiale inovatoare pe bază de mortar de ciment și pulberi nanostructurate (cum ar fi oxid de zinc/silice (ZnO/SiO2), oxid de zinc/dioxid de titan (ZnO/TiO2) și / sau oxid de zinc/hidroxiapatită (ZnO/HAp)), cu proprietăți antibacteriene și de auto-curățare, pentru a fi utilizate pentru întreținerea pe termen lung a spațiilor curate. Aceste materiale au capacitatea de a preveni apariția bacteriilor sau fungilor sau a altor microorganisme, în special în școli, spitale și clădiri publice..

Obiective specifice:

1. Dezvoltarea materialelor nanostructurate inovative în domeniul specializării inteligente;
2. Obținerea unui nou mortar de ciment cu proprietăți fotocatalitice și antibacteriene;
3. Demonstrarea funcționalitatii modelului functional la nivel de laborator TRL;
4. Dezvoltarea unei foi de parcurs pentru transferul de tehnologie;

ETAPA 1

In prima etapă a proiectului pe baza datelor de literatură și în urma modelării de proces și material, au fost stabilite conditiile de lucru necesare pentru realizarea sintezelor hidrotermale în vederea obținerii materialelor nanostrucutrate pe bază de oxid de zinc.
În etapa următoare a proiectului sunt prevazute activități de sinteză a materialelor nanostructurate. În aceast scop, în prima etapă a proiectului, coroborând datele de literatură cu metodele de analiză acreditate RENAR existente în institut, s-a stabilit planul de lucru și etapele care trebuiesc parcurse pentru caracterizarea materialelor nanostructurate.
Sintezele materialelor nanostructurate pe bază de oxid de zinc vor fi realizate în autoclave la presiuni și temperaturi controlate. In vederea selectării celor mai potriviți parametrii de sinteză s-a realizat o modelare de proces pentru fiecare variantă de material cu proprietăți controlate.
Pe baza studiului termodinamic s-au stabilit parametrii de sinteză: temperatura și presiunea.
Coroborând datele din diagramele Pourbaix (realizate cu softul termochimic HSC Chemistry 8) cu rezultatele obținute în urma titrării cu agentul de precipitare a amestecului de săruri solubile precursoare pentru fiecare compus în parte, s-a stabilit pH-ul optim de lucru.
Unele dintre metodele selectate pentru caracterizarea materialele nanostructurate obținute prin sintezele hidrotermale sunt spectrometrie de emisie optică cu plasmă cuplată inductiv- ICP-OES, spectrometrie de absorbție atomică cu flacără-FAAS, chimie volumetrică și gravimetrică- pentru determinarea compoziției chimice, microscopia electronică de baleaj SEM-EDX, microscopie optică, difracție de raze X -DRX, măsurarea unghiului de contact, determinarea dimensiunilor de particule- caracterizarea morfologică și structurală, spectrometrie UV-VIS, analiză termică pentru determinarea comportamentului termic în regim controlat DSC, ATD/TG, determinarea suprafeței specifice -BET.
Proprietățile de autocurățare sunt evaluate prin teste de fotocataliză realizate cu surse de lumină UV- similară luminii solare.
Partenerul 1 a selectat și stabilit compozițiile de mortar fără nanomateriale și metodele de caracterizare a acestora, precum și a materiilor prime.
Pe baza datelor de literatura, a standardelor și reglementărilor din domeniu, au fost stabilite 3 compoziții de mortare fără nanopulberi, precum și 8 compoziții de mortare cu nanopulberi, în diferite procente de compozitie. Materiile prime utilizate au fost caracterizate din punct de vedere al proprietăților fizice și chimice.

ETAPA 2

Pe baza studiilor realizate în etapa 1, au fost stabiliți parametrii de sinteză hidrotermală pentru cele trei tipuri de materiale nanostructurate pe bază de oxid de zinc.
Pentru fiecare dintre cele trei tipuri de materiale au fost sintetizate hidrotermal cel putin patru compoziții procentuale, iar pulberile obținuțe au fost caracterizate din punct de vedere al proprietăților chimice, morfologice și structurale. In urma analizei rezultatelor caracterizărilor, au fost selectate pentru început două dintre aceste compoziții și trimise la partenerul P1 pentru realizarea mortarelor cu nanoparticule. La o parte din mortarele cu nanoparticule precum și al cele fară nanoparticule au fost realizate teste preliminare de autocuratare.
Partenerul 1 a realizat în etapa 2, așa cum a selectat în etapa 1, trei compoziții de mortare fără nanopulberi și 8 compoziții de mortare cu nanopulberi, care și au fost caracterizate din punct de vedere al proprietăților fizico-mecanice și chimice.
Compozițiile de mortar cu nanopulberi au fost diferite atât prin tipul de materiale utilizate în obținerea lor, cât și prin procentele dintre acestea. Partenerul 1 a realizat mai multe mostre de materiale atât pentru testările specifice mortarelor, cât și pentru testele de autocurățare realizate de coordonator.