Titaanoxide (TiO ₂ ) nanovezels kunnen verschillende toepassingen hebben, zoals in katalysatoren en filters. Wanneer TiO ₂ wordt opgewekt door ultraviolet licht, het degradeert organisch materiaal. Vandaar, TiO ₂ kan worden toegepast om afvalwater te filteren voor hergebruik, bijvoorbeeld.

Een nieuwe methode om deze vezels te fabriceren is in Brazilië ontwikkeld door Rodrigo Savio Pessoa en Bruno Manzolli Rodrigues, onderzoekers van het Plasma and Process Laboratory (LPP-ITA) van het Aeronautical Technology Institute en het Science and Technology Institute of Universidade Brasil (ICT-UB), als onderdeel van een project ondersteund door São Paulo Research Foundation—FAPESP. Een artikel over het onderwerp is gepubliceerd in Materialen vandaag:procedures .

"De techniek die we gebruikten heet atomaire laagafzetting. Het bevordert de groei van het materiaal laag voor laag, of zelfs molecuul voor molecuul, ' vertelde Pessoa.

In de studie, TiO ₂ werd afgezet op nanovezels van PBAT (poly (butyleenadipaat-co-tereftalaat)), een biopolymeer dat in de natuur snel afbreekt, in tegenstelling tot PET (polyethyleentereftalaat), die tientallen jaren intact blijft.

De eerste stap was het produceren van een membraan van PBAT-nanovezels, dat werd gedaan door middel van elektrospinnen, een techniek vergelijkbaar met die gebruikt om suikerspin te maken, maar met een elektrostatische procedure.

"Een PBAT-oplossing werd elektrisch gesponnen om ultradunne nanovezels van slechts een paar honderd nanometer dik te produceren. Deze vezels vormden de plaat die als substraat werd gebruikt, ' zei Pessoa.

De volgende stap was om elke vezel te coaten met TiO ₂ . "Atoomlaagafzetting maakt gebruik van voorlopers van het betreffende materiaal, geproduceerd uit gas of vloeistof die snel verdampt door lage druk. In dit geval, we gebruikten titaniumtetrachloride (TiCl ₄ ) en water (H ₂ O) als voorlopers. Dit gebeurde in een vacuümkamer verwarmd tot 100 °C en 150 °C, " hij legde uit.

de TiCl ₄ werd losgelaten in opeenvolgende pulsen van 0,25 seconden. Wanneer vrijgegeven in een vacuüm, TiCl ₄ verdampt snel en reageert met het oppervlak van de vezels, binding aan hydroxylradicalen (OH-) en zuurstofradicalen (O _{2 -} ) aanwezig in het materiaal.

Omdat TiCI4 niet met zichzelf reageert, de eerste puls vulde slechts één laag, die vervolgens werd geoxideerd met stoom. Waterstof gebonden aan het chloor en zuurstof gebonden aan het titanium, het vormen van de eerste monolaag van TiO ₂ .

Deze procedure werd herhaald ongeveer 1, 000 keer, opbouw van de TiO ₂ laag voor laag opbouwen. Om het PBAT-substraat te verwijderen en de TiO . vrij te maken ₂ nanobuisjes, het materiaal werd gecontroleerd verwarmd tot 900°C. Het resultaat was een vel TiO ₂ nanobuisjes met een dikte van ongeveer 100 nanometer.

"De depositietechniek is gebaseerd op oppervlaktereacties en resulteert daarom in een gelijkmatige coating, de vezels één voor één bedekken. Het is relatief eenvoudig, maar vereist automatisering, zodat de hoeveelheid materiaal en de verspreidingstijd rigoureus worden gecontroleerd, ' zei Pessoa.

Als materiaal voor filtratie, het blad van TiO ₂ nanobuisjes combineert de mechanische deugd van het blokkeren van deeltjes groter dan een specifieke grootte met de biochemische deugd van het genereren van radicalen die gemakkelijk organisch materiaal afbreken wanneer ze worden bestraald met UV-licht. Doordat de plaat is gemaakt van nanovezels, het heeft een groot oppervlak, wat de reactiesnelheid aanzienlijk verhoogt.