Välordnade nanokompositer ¿ syntes, karakterisering och funktionalisering av nya hybridmaterial

Examensarbetet utförs vid YKI, Ytkemiska Institutet i Stockholm inom Material- och Färgsektionen. YKI är ett internationellt ledande kunskapscentrum inom tillämpad ytkemi. Kunskap om ytkemiska fenomen t ex rengöring, vidhäftning och ytmodifiering är av avgörande betydelse för process- och produktutveckling inom vitt skilda områden. Verksamheten riktar sig därför till de flesta branscher, bl a kemi, verkstadsindustri, färg och polymerindustri, läkemedel/bioteknik, livsmedel samt skogsindustri. Vi har ett 80-tal medlemsföretag världen över. Mer information om YKI hittar du på vår webbplats www.surfchem.kth.se

Bakgrund
Kompositer är uppbyggda av två eller flera material där man drar nytta av de olika komponenternas egenskaper för att erhålla en produkt med optimal styrka. Trots att utvecklingen av nya material går framåt så är även de mest avancerade fiberkompositer underlägsna naturliga kompositmaterial som trä och ben i styrka-vikthänseende. Också vad gäller andra egenskaper är de naturliga materialen unika. Exempel är vissa växters blads ytstruktur som gör dem självrenande eller fjärilvingars ytstruktur som styr de optiska
egenskaperna. Anledningen till de naturliga materialens överlägsenhet ligger i den goda strukturella kontrollen ner till molekylnivå. Det föreslagna projektet rör nya hybridmaterial som syntetiseras enligt helt nya principer. Produkten är kolloidala nanokompositer med god strukturell kontroll, från molekylär nivå och upp till makroskopisk form. Potentiella tillämpningar spänner från aktiva ytbeläggningar, kemiska sensorer till framtagning av nya läkemedel.

Projektbeskrivning
Vid syntesen av de nya materialen kommer amfifila molekylers självorganiserande förmåga att användas. Vi kommer med andra ord att utnyttja att sampolymerer eller tensider som är sammansatta av en hydrofil och en hydrofob del med vatten spontant ordnar upp sig i hydrofila- och hydrofoba domäner, så kallade vätskekristallina faser. Genom att ersätta vatten med t ex hydrolyserad kiseldioxid kan den vätskekristallina strukturen fås att stelna. Om det erhållna materialet upphettas kommer den formande polymeren brinna upp och kvar är ett poröst oorganiskt material (t ex silikat) med mycket väldefinierad porstruktur med 5-30 nm diameter, vilket är i samma storleksordning som t ex proteiner. Projektet kommer att bestå av fyra delar:

i) Material skall syntetiseras med en helt ny reaktor som byggts upp vid YKI under det senaste året.
ii) Det syntetiserade materialet skall karakteriseras vad gäller intern struktur och kolloidal storleksfördelning.
iii) Olika metoder för att fraktionera de kolloidala proven i olika storleksfördelningar skall utvärderas.
iv) Funktionalisering av materialet skall göras för att utvärdera olika möjliga tillämpningar.

Materialen kommer att karakteriseras med ett antal olika metoder från elektronmikroskopi till
spektroskopiska metoder för att erhålla en så komplett bild som möjligt av de nya materialens egenskaper.

Praktisk information
Omfattning: 20 poäng. Start: snarast enligt överenskommelse. Lämplig bakgrund för dig som söker är kemi/kemiteknik, materialteknik eller motsvarande.

Intresserad? Kontakta snarast:
Peter Alberius, YKI, tel. 08-790 99 93 / [email protected]