" Un  nanometru  reprezinta o miliardime dintr-un metru. O nano particula, comparativ cu o minge de fotbal este precum  compararea unei mingi de fotbal cu intreg Pamantul"

Nanotehnologia este cu adevarat un domeniu complet diferit, care  se poate regasi  in aproape orice domeniu din industrie, inginerie, informatica, medicina, mecanica cuantica, robotica si multe altele.

Conceptul de baza al nanotehnologiei asa cum a fost formulat de prof. Dr. Norio Taniguchi este definit astfel:  proprietatile critice si esentiale ale materiei  sunt relevante la nivel nanometric - un fenomen care poate fi observat  adeseori  in natura si peste tot in jurul nostru, cum ar fi fenomenul cunoscut ca “ efectul lotus”  (apa pe frunza de Lotus).

Tehnologia tio2

DIOXIDUL DE TITAN  NANOMETRIC

Cercetatorii de la cityCure implementeaza tratamente cu aceste nanoacoperiri unice si brevetate pe baza de  dioxid de titan pentru diverse aplicatii  cu rezultate promitatoare. Capacitatea de auto-curatare, purificarea aerului si indepartarea mirosurilor neplacute sunt cele trei beneficii importante. In afara de acestea,  aminitm: extrema durabilitate ,  usurinta in aplicare, siguranta, ecologica. Caracteristicile  dioxidului  de titan sunt de mult cunoscute. Abia din 2014 s-a constatat ca este posibila fuziunea  efectiva a TiO2 pe diferite suprafete.

Dioxidul de titan - formula chimica : TiO2- cunoscut de asemenea sub numele de “oxid de titan (IV)” sau “titania”, este oxidul de titan natural. Cand este utilizat ca un pigment, este numit pigment alb de titan  6 (PW6), sau CI 77891. In general, provine din ilmenit, rutil si anatas. El are o gama larga de aplicatii, de la vopsea pentru protectie solara la colorant alimentar. Cand este utilizat ca un colorant alimentar, acesta are codul E 171.

Dioxidul de titan se regaseste in majoritatea peliculelor si acoperirilor de protectie solara, din cauza indicelui mare de refractie, capacitatilor sale de absorbtie a luminii solare si  rezistenta  la decolorare sub  razele ultraviolete (UV)  puternice.  Acest avantaj sporeste stabilitatea si capacitatea acestuia de a proteja pielea umana de razele ultraviolete. Particulele de dioxid de titan maruntite la nivel nanometric  sunt utilizate in principal la fabricarea lotiunilor de ecranare a soarelui, deoarece acestea imprastie lumina vizibila mai putin decat pigmentii de dioxid de titan la nivel micrometric din trecut, oferind in acelasi timp acelasi nivel de protectie UV. Produsele de protectie solara concepute pentru copii mici sau persoane cu pielea sensibila se bazeaza adesea pe dioxid de titan si / sau oxid de zinc, deoarece se considera ca aceste protectii minerale  anti- UV,  provoca iritarea pielii mai putin decat alte produse chimice de absorbtie UV.

Acest pigment este utilizat pe scara larga in materiale plastice si alte aplicatii, nu numai ca pigment alb sau de opacizare, ci si pentru proprietatile sale de rezistenta la UV. Aceasta pulbere disperseaza lumina - spre deosebire de absorbantii UV organici, reducand daunele provocate de UV, datorita mai ales indexului de refractie extrem de ridicat al particulelor. Anumiti polimeri utilizati in acoperiri pentru beton si ciment pentru consolidare,  sunt uneori aditivati cu pigment alb de titan pentru protectie UV in industria constructiilor, dar nu fac decat sa intarzie fotodegradarea prin oxidare a polimerului in cauza. Se creaza astfel asa numitul efect de  "creta " prin exfolierea stratuluin din cauza rezistentei reduse la impact si care poate duce la prabusirea structurii de beton dupa ani de expunere neprotejata la lumina directa a soarelui, daca nu au fost inclusi  in compozitie stabilizatori anti UV.

FOTOCATALIZA MINERALA

TiO2 si diversele lui forme

Dioxidul de titan, in special sub forma de “Anatas”, este un fotocatalizator care se activeaza in prezenta razelor ultraviolete. S-a  constatat ca dioxidul de titan nanometric bombardat cu ioni de azot sau oxizi metalici precum trioxidul de wolfram  (Tungsten) este de asemeni  un fotocatalizator activat atat de razele UV dar si de cele din spectrul vizibil. Radicalii hidroxil formati oxideaza materia organica.  In afara de utilizarea sa ca pigment, dioxidul de titan poate fi adaugat in vopseluri, ciment, gresie,  pe ferestre sau alte materiale pentru sterilizare, deodorizare si cu proprietati de auto-curatare si este folosit drept catalizator de hidroliza. De asemenea, este utilizat in noile celule fotovoltaice imprimabile tip Gratzel.

Proprietatile fotocatalitice ale dioxidului de titan au fost descoperite intamplator in 1967 de Akira Fujishima publicat in 1972 si a fost numit efectul Honda-Fujishima. Dioxidul de titan in strat nanometric, are un mare potential pentru a fi utilizat  in producerea de energie prin hidroliza:  disociaza  apa in hidrogen si oxigen.  Hidrogenul colectat  poate  fi folosit drept combustibil.  Eficienta acestui proces poate fi mult imbunatatit prin bombardarea oxidului cu Carbon.

Rezultate si mai bune s-au obtinut prin introducerea dispersiei haotice  in structura reticulara a stratului de suprafata al nanocristalelor de dioxid de titan, care permite absorbtia in infrarosu.

In 1995 Fujishima si grupul sau de cercetatori a descoperit fenomenul “superhidrofiliei”  pentru suprafete de sticla acoperita cu dioxid de titan expus la lumina soarelui.  Acest lucru a dus la dezvoltarea nanoacoperirii cu efect de auto-curatare pentru geamuri si efectul de anti-aburire.

Nanoparticulele de TiO2  inglobate in vopsele sau  incorporate in materiale de constructii  la exterior, cum ar fi pietre de pavaj  “Noxer Blocks”  produse de Marshalls co. –UK  ce pot fi vazute azi in City of Westminster London si alte orase Europene. Acestea  pot reduce substantial concentratiile de poluanti din aer, cum ar fi compusi organici volatili si oxizi de azot.

Un ciment fotocatalitic care utilizeaza dioxidul de titan drept componenta principala, produs de Italcementi Group, a fost inclusa in “Top 50 Inventii din 2008” conform revistei Times.

Se fac la ora actuala cercetari  pentru a mineraliza poluantii prin fotocataliza si a transforma acesti poluanti  in apa reziduala  si CO2. TiO2 reprezinta un mare potential ca tehnologie industriala de detoxifiere si refacere a apelor uzate datorita urmatorilor factori:

  • Procedeul are loc in conditii ambientale si utilizeaza oxigenul natural si lumina solara, depinde de lungimea de unda a luminii si este accelerata de razele UV
  • TiO2  fotocatalitic  este ieftin, accesibil, netoxic, stabil din punct de vedere chimic si mecanic
  • Spre deosebire de tehnicile de fotoliza directa, se evita formarea compusilor intermediari nedoriti
  • Oxidarea este totala pana la CO2
  • TiO2 poate fi aplicat ca pelicula subtire pe peretii reactorului fiind separat de apele tratate.