Наша сеть партнеров Banwar
тестові зразки
Протоколи, представлені в статті були застосовані до трьох різних комерційним продуктам наноструктурних. Акцент ставиться тут на деталях експериментального підходу:
(А) алюмо-силікатної цегли армованих наночастинками TiO 2, (11 см х 5 см х 2 см). Він знаходить часте застосування в будівництві фасадів, стіни будинку, настінної плитки, тротуарів і т.д. Його властивості матеріалу поряд з допомогою скануючого електронного мікроскопа зображення, наведені в таблиці 1 і на малюнку 4, відповідно.
Малюнок 4. РЕМ зображення наноструктурних алюмосиликат Цегла (Shandilya і ін. 33). Шорстку поверхню з мікронного обрешітки або нерівностей поверхні можна спостерігати в зображенні. Ці шорсткості поверхні взаємодіють з абradant під час стирання. Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
властивостіВартість
Склад Al, Si, Ca, Ti, шорсткість еф 7 мкм Середній розмір первинних частинок TiO 2 <20 нм модуль пружності 20 гПа (прибл.) коефіцієнт Пуассона 0,2 Твердість по Віккерсу 800 (прибл.)
Таблиця 1: Властивості матеріалу наноструктурних алюмосиликат Цегла.
(Б) Photocatalytic нанопокриття, що складаються з наночастинок діоксиду титану анатаза з підставою ПММА і алкогольним як диспергаторов відповідно. Аналіз трансмісійний електронний мікроскоп (ПЕМ) двох нанопокриттям, показано на фігурах 5 (А) і (В), показують середню TiO 2 розмір часток, що дорівнює 8 ± 4 нм в першому випадку в той час як 25 ± 17 нм в останньому. Крім того, дві окремі фази, внесеного диспергатора (сірого кольору) і включені наночастинки TiO 2 тони (чорний колір), також можна спостерігати. Об'ємні відсотки наночастинок діоксиду титану в двох нанопокриттям однакові і рівні 1,1%. Енергодисперсійний рентгеноструктурного аналізу (EDX) елементного складу двох нанопокриттям, отриманих після того, як відповідно до протоколу для методу осадження краплі, показують, що аналогічні спостереження тобто, C (від 60 до 65% по масі), O (від 15 до 20% за масою) і Ti (від 10 до 15% по масі). Слід зазначити, що обидва нанопокритіяміповторно виготовлені спеціально для застосування на зовнішніх поверхнях будинків, які, як правило, пористий, як цегла, бетон і т.д. Таким чином, субстрат, обраний для застосування нанопокриття був комерційним рівнині кладка цегли (11 см × 5 см × 5 см).
Малюнок 5. ТИМ зображення Наночастки, присутні в нанопокриттям (а) з ПММА і (б) основи алкогольного як диспергатори відповідно (Shandilya і ін. 33). Крім різних складових наночастинок розмірів двох нанопокриттям, їх індивідуальні морфології також різні тобто хмара як структура для колишнього в той час як на мілину для останнього. Будь ласка , Натисніть тут , щоб побачити збільшену версію цієї фігури.
(С) Прозора глазур добавка, що складається з наночастинок CeO 2, що мають основний розмір 10 нм. Мішок діспергіруетс в глазур з 1,3% об'ємних відсотках. Така глазур, як правило, наносять на зовнішні лежачи пофарбовані дерев'яні поверхні для додання захисту по відношенню до їх можливої зміни кольору і атмосферних впливів з часом. На фіг.6 і В, ПЕМ зображення і елементного аналізу складу краплі зразка показані відповідно.
Рис. 6: ПЕМ зображення і елементний склад аналізу зразка падіння ТЕМ зображення (A) і аналізу елементний склад (В) краплі зразка показані Будь ласка , Натисніть тут , щоб побачити збільшену версія цієї фігури.
Випромінювання від наноструктурованих Цегла
Еволюція загальної зношеної маси наноструктурованого цегли (М г) під час стирання показаний щодо F N на малюнку 7. Для кожного значення F N, випробування на абразивну стійкість повторювалася тричі. Ця еволюція, як видається, слідувати лінійному шляху до F N = 10,5 N, після чого несподівано збільшується для більш високих навантажень. Стандартні відхилення, виміряні в значеннях зношеної маси, в діапазоні від 0 до 0,023 м Зношеній маса абразив під час випробування на стирання менш ніж на 2%, що з цегли, тому незначна.
>
Малюнок 7. Знос маса в залежності від нормального навантаження. Загальна зношений маса цегли збільшується одноманітно протягом зносом з постійно зростаючою нормальному навантаженні (Shandilya і ін. 33) Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
На малюнку 8, унімодальне PSD випромінюваних частинок аерозолю приведені для різних значень F N. Для кожного значення, випробування на абразивну стійкість повторювалося тричі. Зі збільшенням F N, режим СДП також зростає. Проте, за 10,5 N, пік концентрації кількість або концентрація максимальна кількість частинок залишається на колишньому рівні при ~ 645 см -3.
tp_upload / 53496 / 53496fig8.jpg "/>
Малюнок 8. аерозольних часток Розмір як функція Нормальною навантаження. Модальний розмір розподілу часток за розмірами (PSD) криві випромінюваних аерозольних часток зростає з нормальним навантаженням (Shandilya і ін. 33) Будь ласка , Натисніть тут , щоб побачити збільшену версію ця фігура.
На фіг.9, еволюція загального PNC показана щодо F N. Для частинок, що мають розміри в діапазоні 20-500 нм, мабуть, щоб збільшити до 10,5 N, після чого вона починає зменшуватися. Для 0,5 - 20 мкм діапазоні розмірів, вона безперервно збільшується. Проте, як видається, наблизитися до постійного значення за 10.5 N. Однак поведінка загального PNC щодо збільшення F T>, як показано на малюнку 9Б відрізняється, так як це збільшує одноманітно. Аналогічне спостереження можна спостерігати за PSD мод теж.
Малюнок 9. випромінюваного аерозольних часток. (A) Усього випромінюється аерозольні частинки числова концентрація (PNC) аерозольних часток в залежності від нормального навантаження (Shandilya і ін. 34) (В) Всього КНП і СДП режим в залежності від тангенциальной навантаження Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
Для аналізу ПЕМ дискретизованої аерозольних часток, які збирають на сітці меш протягом стирання при 4-х різних значеннях F N, розміри 50 DIFаерозольние частки гой вимірювали для одного мережива, а їх середні розміри були визначені в кожному конкретному випадку. У таблиці 2 наведені середні значення. Явна збільшення середнього розміру відібраних аерозольних часток можна бачити, зі збільшенням F N.
Нормальна навантаження (N)Середній розмір часток аерозолю (мкм)
6 0,2 ± 0,1 9 0,9 ± 0,3 10.5 3 ± 0,7 13 5 ± 0,6
Таблиця 2: Середній розмір часток аерозолю відібраного аерозольних часток при різних значеннях F N.
Випромінювання від фотокаталитический нанопокриттів
Для перевірки емісії аерозольних часток з фотокаталітичними нанопокриттів, були зроблені стирання випробування їх вивітрених і не вивітрених випробувальних зразків. Результати, які стосуються їх не-вивітрених зразків представлені в першу чергу. Криві PNC отримані при відчувають зразки 4 - шаруватих нанопокриттям 'були стирається при нормальному навантаженні 6 Н показані на 10А фігурах. Тест повторили тричі при тих же самих умовах. Для довідки без покриття, повторення було зроблено на тому ж цегли. У фігурі 10А стирання починається при Т = 240 сек і закінчується при Т = 840 сек. До і після цього інтервалу часу (т = 0 до 240 сек), система знаходиться в режимі очікування. Нанопокриття з алкогольним підставою, здається, не надають ніякої різниці на PNC при порівнянні з непокритим посиланням. Обидва мають майже однакові рівні PNC. Так як нанопокриття, ймовірно, отримує стиратися повністю withoут забезпечуючи будь-який опір, НСП досягає свого максимального значення (≈ 200 см -3) незабаром після того, як починається стирання. Стандартне відхилення становить від 5 до 16 см -3. Для нанопокриття з ПММА, НСП спочатку низька (≈ 14 см -3) з - за можливого опору нанопокриття до стирання. Проте, це опір триває до певного моменту (Т = 624 сек), після чого він може почати отримувати стиралася. В результаті НСП починає поступово збільшуватися. Він досягає того ж значення, що і для інших нанопокриття або посилання до кінця стирання. Стандартне відхилення в виміряних значень для нанопокриття з ПММА коливається від 0,7 до 27 см -3.
Малюнок 10. Вплив типів нанопокриття на аерозольних часток покоління від нанопокриттів. (А) зміна PNC з плином часу (B) PSD аерозольних часток, що випускаються при абразії 4 шарів нанопокриття під 6 Н нормального навантаження (примітка: всі криві представляють собою середні криві, отримані з 3-х повторних випробувань) (Shandilya і ін та ін . 33) Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
На малюнку 10B, СПМ випромінюваних частинок аерозолю показано. Нанопокриття з алкогольним підставою здається, не має ніякого впливу на PSD або, крім зміни режиму розміру в бік менших розмірів частинок (154 ± 10 нм). Стандартне відхилення в PSD, виміряної в даному випадку змінюється від 0,2 до 16 см -3. Нанопокриття з ПММА значно падає пік PSD кривої в ~ 30 надає ЕМ частіцission абсолютно незначна. Стандартне відхилення вимірюється тут становить 8 см -3 максимум.
На малюнку 11А, ефект збільшення F N було показано на 4 шаруватої нанопокриття з ПММА. Тертя починається при Т = 240 сек і закінчується при Т = 840 сек. Для отримання чіткого уявлення про НГП, між Т = 240 сек і т = 480 сек, збільшений вид на рисунку 11A1 також показано на малюнку. PNC збільшується з нормальним навантаженням. Та ж картина триває на малюнку 11В для 4 шаруватої нанопокриття з алкогольним підставою теж. При вимірі PSD для нанопокриття з ПММА, СДП показали дуже низькі концентрації, які були навіть близько до їх порогів виявлення частинок. Отже, ці два Sizers частки не були використані в подальшому. Але для нанопокриття з алкогольним підставою, не було таких проблем. PSD в цьому випадку показано на Малюнок 11C. Три одновершинная розподілів зі збільшенням розміру мод (тобто 154 нм до 274 нм до 365 нм) і збільшення піків концентрації можна побачити для збільшення нормальних навантажень.
Малюнок 11. Вплив нормального навантаження на аерозольних часток з покоління нанопокриттям (А) зміна КНП згодом протягом 4 шарів нанопокриття з ПММА, і (б) основи алкогольного. (. Shandilya і ін 33) :; (а1) масштаб зображення вигляд (C) PSD аерозольних часток, що випускаються при абразії 4 шари нанопокриття з алкогольним базової (зверніть увагу все криві представляють собою середні криві, отримані з 3-х повторних випробувань) Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися велику версію цієї фігури.
Малюнок 12 демонструє цей ефект, коли два зразка, які мають 2 і 4 шарів нанопокриття з ПММА, випробовуються на F N = 6 N. стирання починається при Т = 240 сек і закінчується при Т = 840 сек. НГП завжди нижче, коли 4 шарів нанопокриття: - стерті є, в порівнянні з 2-х шарів (станд відхилення від 2 до 27 см 3.) (Станд відхилення :. Від 13 до 37 см -3) або без покриття посилання . Обидва набори шарів, здається, забезпечують стійкість до стирання. Проте, в разі нанопокриття з алкогольним підставою, як через 2 і 4-х шарів мають однакову PNC.
Малюнок 12. Вплив Кількість додаткових покриттів на генерацію аерозольних часток з нано-покриттів. Зміна PNC з Тімом для 2-х і 4-х шарів нанопокриття з ПММА (примітка: всі криві представляють собою середні криві, отримані з 3-х повторних випробувань) (. Shandilya і ін 33) Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
РЕМ спостереження 4 шаруватої нанопокриття з ПММА також були зроблені в кінці абразивної обробки. На малюнку 13 показано спостереження. Unabraded поверхню з покриттям (з буквою А), мав середній вміст Ti від ~ 12% (в масі). Для шліфованої частини (відзначений B), середній вміст Ti знижується до ~ 0% (в масі), таким чином, повністю оголюючи цегляну поверхню.
Малюнок 13. мікроскопічний аналіз Nanocoated поверхонь. СЕМ - зображення і аналіз EDX з покритимй прошлифовать частини нанопокриття з ПММА; частина (A): unabraded поверхню з покриттям; частина (B): стирається (. Shandilya і ін 33) Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
Отже, 4 шаруватий nanocating з ПММА виступав на диво добре в порівнянні з її 2 шаруватого аналога або іншого нанопокриття, в тому числі його як через 2 і 4 шари нанопокриття. З огляду на це зауваження, деякі 4 шаруваті зразки з нанопокриття з ПММА також піддається впливу штучного прискорюються погодних умов до їх стирання. На малюнках 14A-E, то можна побачити, що погіршується ефект атмосферних впливів. Безперервний і комплексна форма nonweathered нанопокриття можна спостерігати на малюнку 14А. Прогресуюче погіршення нанопокриття проти І. крекінг може бути потім спостерігається в наступних фігурах тобто цифри 14B, C, D і Е. Навпаки, без покриття посилання не показує таких ефектів. Сушку стрес з - за випаровування вмісту води і поступовим крихкості полімерного сполучного, присутнього в нанопокриття при його взаємодії з УФ - променями призводять до такого погіршення (Білий 35, Мюррей 36, Дафресн і ін. 37, Hare 38 Tirumkudulu і Russel 39), Аналіз СЕД в вивітреного нанопокриття через елементного картування між Ti (внесеної nancoating) і Са (внесеної цегли) показано на малюнках 14F-J. На малюнку, майже застійний вміст титану на поверхні (середнє значення ~ 16.1%) можна спостерігати зі збільшенням вмісту Са і, отже, відкритої поверхні. Одним з головних наслідків цього результату може бути усадка нанопокриття з атмосферних впливів.
ontent "> 
Малюнок 14. Мікроскопічний аналіз поступально погіршується нанопокриття (Shandilya і ін. 31). Погіршення відбувається через появу тріщин на поверхні, яка поглиблюється в ногу з часом Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
Кількісне визначення TiO 2 емісії наночастинок у воді проводили при інтервалах 2, 4, 6 і 7 місяців погодних умов. Для цієї 100 мл зразки фильтрате були взяті з зібраного поверхневого стоку води і аналізували з використанням індуктивно зв'язаної плазми мас - спектрометрії (ICP-MS). У таблиці 3 наведені умови експлуатації ICP-МС. Ми виявили, що Ti, було виявлено, що завжди нижче значення порога виявлення (= 0,5 мкг / л) воб'ем зразка. Це спостереження призводить до висновку, що, незважаючи на погіршення в результаті вивітрювання, то нанопокриття все ще сильно пов'язані, щоб протистояти їх вимивання в стічних водах.
обсяг проби 2 мл Потужність РЧ 1550 Вт РФ Matching 1,78 V Газ-носій 0,85 л / хв Макіяж газу 0,2 л / хв Розпилювач Micromist інгалятор насос 0,1 г / сек S / C температура 15 ° C швидкість потоку він 5 мл / хв Швидкість потоку 2 H 2 мл / хв час інтеграції 0,1 с Камерний & Torch кварцовий конусоподібний Ni
Таблиця 3: Умови експлуатації ICP-MS.
Вивітрювання супроводжувався стирання. Фігури 15А і В показують результати ПЕМ аналізу відібраних проб частинок аерозолю, протягом перших 2 хв стирання 4 і 7 місяців вивітреними нанопокриття при тих же самих умовах, для відбору проб. Якісно вище осадження аерозольних часток на сітці сіток можна спостерігати в разі останнього. Частинки полідисперсного аерозолю можуть спостерігатися при більшому збільшенні. Незважаючи на те, що ми були не в змозі оцінити, але спостерігалося значне кількість вільних наночастинок TiO2 (тобто Ti маса> 90%), коли 7 місяців вивітрювання нанопокриття був стирається (рис 15C і D). Довірчі інтервали малі для вимірюваної величини, таким чином знехтувати в сюжетах. Цей результат відрізняється від результатів, які не вивітрених нанопокриттів і різних інших досліджень, таких як Shandilya і ін. 15, Голяньскі і ін. 23, Göhler і ін. 29, Shandilya і ін. 33. Отже, вона має більш особливий інтерес. В раніше отриманих результатів для НЕ вивітрених нанопокриттів і інших згаданих досліджень, велика частина випускаються аерозолів складається з наноматериал в матриці-зв'язаному стані, а не у вільному стані.
Малюнок 15. Мікроскопічний аналіз аерозольних часток. ПЕМ зображення аерозольних часток, що вилітають з абразії (A) 4 місяці і (В) 7 місяців вивітрювання нанопокриття (C, D) вільні наночастинки, що випускаються від стирання 7 місяців вивітрювання нанопокриття ін. 31) Будь ласка , Натисніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
У малюнку 15Е, варіації в процентах від трьох елементи- C, Ti і Са показані, коли тривалість вивітрювання досягає 7 місяців від 4-х місяців. Чіткий ефект полімеру крихкості може спостерігатися з падінням вмісту C з 56% до 12%. Це падіння безпосередньо на увазі скорочення в присутності матриці навколо випромінюючих частинок аерозолю. Збільшення в порівнянні з 7% до 55% в змісті Ti означає збільшення концентрації Ti в випромінюваних частинок аерозолю. Відкрита поверхня основного цегли, після 7 місяців атмосферних впливів, дає деякі аерозольні частинки слішкомна стирання. В результаті, деякі аерозольні частинки з цегли також спостерігається після 7 місяців атмосферних впливів. Отже, тривалість вивітрювання безпосередньо впливає на розмір і хімічного складу аерозольних часток.
Малюнок 16. PNC і PSD як функція стирання Тривалість: PNC і PSD під час стирання вивітрилася посилання і нанопокриття. Тертя відбувається при Т = 120-720 сек в панелях (А) і (В). (Shandilya і ін. 31) Будь ласка , Натісніть тут , щоб подивитися збільшену версію цієї фігури.
Фігури 16А-D показують результати на PNC і PSD аерозольних часток, відібраних в межах обсягу samplinг капот. На малюнках 16А і В, починаючи з Т = 120 сек і триває до Т = 720 сек, стирання непокритого посилання дали постійний і погодних умов тривалість незалежної PNC (~ 500 см 3; стандартне відхилення 5 - 16 см -3; повторюється тричі) . Таким чином, штучне вивітрювання не робить помітного впливу на вилітають частинок аерозолю з непокритого посилання. Проте, в разі nanoacoating, чіткий ефект тривалості ЗМС можна спостерігати, як НСП зростає зі збільшенням тривалості вивітрювання. 6 і 7 місяців За винятком випадків, характер її зміни з часом також разюче нагадує тобто початкове піднесення, з подальшим застоєм, потім знову вознесіння, і остаточний застій. За 6 і 7 місяців, існує безпосередня шишка в концентрації, як тільки починається стирання. Цей початковий удар в концентрації навіть вище, ніж у еталону. ЧАСowever, після того, як т = 360 сек, вона прагне повернутися до вихідного рівня. Ця різниця в поведінці нанопокриття по відношенню до стирання можна пояснити на основі механізму його видалення під час стирання. До 4-х місяців вивітрювання, то нанопокриття не вважається досить сильним, щоб протистояти його стирання. В результаті, вона зношується повільно і, отже, концентрація число випроменених аерозолів повільно зростає. Проте, після того, як 6 і 7 місяців вивітрювання, то нанопокриття грудкувата (як уже було показано на малюнку 14Е), як, можливо, слабо прикріплені до поверхні цегляної ст. В результаті, як тільки починається стирання, ці нанопокриття грудки легко отримати вирвані з коренем, який показує опуклість в концентрації кількість випромінюваних частинок аерозолю. PSD випромінюваних частинок аерозолю для порівняння (рис 16С) не вказує жодного очевидного ефекту вивітрювання (режим чергуються між 250 і 350 нм; PNC ≈ 375 см 3; стандартне відхилення 0,2 - 8 см -3). На малюнку 16D, розподіл часток за розмірами показано на нанопокриття, які відповідають першій фазі протягом якої НСП застоюється. Ця цифра не показує криву на 6 і 7 місяців погодних умов, так як немає першого застійної фази для них. Як можна ясно бачити, є збільшення в режимі розміру, а також максимальної PNC.
Випромінювання від Glaze
На відміну від спостережень викидів аерозольних часток в разі армованих цегли і фотокаталітичні нанопокриттів, були знайдені два шари глазурі, щоб бути не емісійні під час їх стирання, коли F N = 6 Н. Концентрація кількість випромінюваних частинок аерозолю, отриманого з використанням лічильника часток, завжди виявляється менше, ніж на 1 см -3, отже, insignificant.