biomimetične tekstilije -...
Post on 06-Feb-2018
248 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
Biomimetine tekstilijeBarbara Simoni
Univerza v Ljubljani, Naravoslovnotehnika fakulteta, Oddelek za tekstilstvo
-
Vsebina predavanja
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
3. Priprava superhidrofobnih,
oleofobnih in protimikrobnih tekstilij
2. Tekstilije z
lotosovim efektom
1. Tekstilije z
navdihom iz narave
-
Biomimetine tekstilije
High-tech tekstilije
Biomimetika(posnemanje oblik in procesov iz narave)
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Biomimetika
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Strukturno obarvana tkanina Morphotex
Metulj iz rodu Morpho
Struktura metuljevih kril MorphotexTM
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Tekstilne kopalke koa morskega psa
Morski pes
Koa morskega psa FastskinTM
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Oblaila s prilagodljivo dihalno aktivnostjo
Odzivna membrana
Trislojna vetrovka s
c_change membrano
portno oblailo
Macro React
vroe
hladno
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Samoistilne tekstilije
List lotosa
SEM posnetek lista Samoistilne tekstilije
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Superneomoljive tekstilije
Vodni pajek SEM posnetek noge Super waterproof tekstilije
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Kompoziti tehnino rastlinsko steblo
Bambus Preni prerez stebla Tehnino rastlinsko steblo
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Proteinska vlakna s tehnologijo rekombinacije DNA
(pajkova svila)
Biomimetini tekstilni materiali v razvoju
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Nogavice in pletenine s posnemanjem rasti kaje
koe
Biomimetini tekstilni materiali v razvoju
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Tekstilije z izredno nizkim koeficientom trenja
(koa kuarja peena riba)
Biomimetini tekstilni materiali v razvoju
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Umetno krzno z izboljanimi toplotnoizolacijskimi
lastnostmi (kouh in koa severnega medveda)
Biomimetini tekstilni materiali v razvoju
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
http://rsta.royalsocietypublishing.org/content/367/1894/1749/F3.large.jpg
-
Katedra za kemijsko tekstilno
tehnologijo, OT, NTF, UL
(Programska skupina P2-0213)
Laboratorij za spektroskopijo
materialov, Kemijski intitut,
(Programska skupina P1-0030)
Biomimetika lotosov efekt sol-gel apretura
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
Publikacije
Znanstvena monografija
Poglavje v monografski publikaciji
10 izvirnih znanstvenih lankov
(Langmuir, J. sol-gel sci. Technol.,
Carbohydr. polym., Cellulose , Acta
chim. slov., Tekstilec)
Citiranost lankov: 69 citatov
2 vabljeni predavanji in 13 prispevkov
na znanstvenih konferencah.
-
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
Barthlott, W., Neinhuis, C. Purity of the sacred lotus, or escape from contamination in
biological surfaces. Planta (1997) vol. 202, pp. 1-8 (1056 citatov, vir Scopus 2010).
Nelumbo nucifera
Lotosov efekt
-
Lotosov efekt
SEM posnetek povrine lotosovega lista bradaviaste epidermalne
celice prekrite s kristali epikutikularnih voskov
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Superhidrofobnost +
hrapavost povrineSamoistilnost
Stina povrina med kapljo vode
in povrino lista je 2 3 %.
Lotosov efekt
Trdna snov
Voda
SEM posnetek kaplje vode na
povrini lotosovega lista
Kompozitna povrina
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Drsenje kaplje Kotaljenje kaplje
po gladki povrini po hrapavi povrini
Lotosov efekt
Superhidrofobnost +
hrapavost povrineSamoistilnost
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Ploskovne tekstilije z lotosovim efektom
Superhidrofobnost, oleofobnost, samoistilnost
Sol-gel apretura
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
Nanostrukturirana
hrapavost
Nizka povrinska
prosta energija
-
Sol-gel apretura
Visoka stopnja orientacije
Odlina pralna obstojnost
Brezformaldehidna apretura
Vefunkcionalnost
Elastinost polimera,trdnost keramike
Nanokompozitni film debeline nekaj 10 nm
Organska-anorganska hibridna struktura
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Strukture sol-gel prekurzorjev
1.) PFOTES
(ABCR)
2.) AP2IO6 POSS
(sinteza na KI)
Si
Si
Si
Si
Si Si
SiSi
O
OO O
O
O
OOO
O
O O
i-Oc
i-Oc
H2N(H2C)3
i -Oc
H2N(H2C)3
i -Oc
i-Oc
i-Oc
3.) AP2PF2IO4 POSS
(sinteza na KI)
4.) Perfluoroalkil funkcionalni
siloksan, FAS
(Dynasylan F 8815,
Degusa, Nemija)
Si
H3CH2CO
H3CH2CO
H3CH2CO
CH2CH2(CF2)5CF3
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
OH
OH
OH
OH
Si
(CH2)2
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
HO OH
n
Hidroliza Polikondenzacija
Hidroliza in kondenzacija PFOTES-a
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
SiO
(CH2)2Si
O
O
Si
O
(CH2)2Si
OO
(CH2)2
O
Si
(CH2)2
O
(CH2)2Si
(CH2)2C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
O
O
OC2H5
Si
(CH2)2
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
F
F F
F F
C2H5O OC2H5
n
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
celulozna vlakna
-
fibre surface
NH
O
NH
O
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
O
O
O
O
OO
O
O
O
O O
O
i-Oci-Oc
i-Oc
i-Oc
NHNH
F
F
F F
F
F F
F F
FF
F F
F
F
FF
F
FF
FF
F F
FF
NH
O
CH3
NH
O
CH3
OO
NH
O
NH
O
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
O
O
O
O
OO
O
O
O
O O
O
i-Oci-Oc
i-Oc
i-Oc
NHNH
F
F
F F
F
F F
F F
FF
F F
F
F
FF
F
FF
FF
F F
FF
NH
O
CH3
NH
O
CH3
OO
NH
O
NH
O
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
O
O
O
O
OO
O
O
O
O O
O
i-Oci-Oc
i-Oc
i-Oc
NHNH
F
F
F F
F
F F
F F
FF
F F
F
F
FF
F
FF
FF
F F
FF
NH
O
CH3
NH
O
CH3
O O
POSS
DICH
BOMBA
Kemijsko vezanje POSS-a na vlakna preko DICH
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
celulozna vlakna
-
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
C
C
F
F F
F F
F F
F F
SiO
(CH2)2Si
O
O
Si
O
(CH2)2Si
OO
(CH2)2
O
Si
(CH2)2
O
(CH2)2Si
(CH2)2C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
C
C
F
F F
F F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
C
C
F
F F
F F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
C
C
F
F F
F F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
C
C
F
F F
F F
F F
F F
C FF
CF F
CF F
C
C
F F
C
C
C
F
F F
F F
F F
F F
O
O
Kemijska sestava apreturnega filma (FT-IR)
Wave number (cm-1
)
60080010001200140016001800
Ab
sorb
an
ce
0,4
13781324
-CF2
1295
-OEt
1240
1209
11441105
1083
-CF2
ASAS CF2 CF3+
CF2S
-OEt
Si-O-Si
1070
1040
962910 778
-OEt-OEtSiOH
a
b1672
1603
1238
12071143
820
Valovno
tevilo
(cm-1)
Skupina
1105, 1083,
962, 820, 778
Si-OEt
910 Si-OH
1082, 1020 Si-O-Si
1260, 800 Si-CH3
1378, 1324,
1240, 1209,
1144
CF2, CF3
ATR spekter nehidroliziranega ( ) in hidroliziranega (___ )
PFOTES-a (a) in FAS-a (b) na Al ploici.
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
0
10
20
30
40
50
60
70
Ato
mska
koncentr
acija
(at. %
)
C
O
F
Si
Kemijska sestava povrine CO tkanine (XPS)
Sestava povrine neapretirane bombane tkanine (CO UN) in tkanine
apretirane s PFOTES, FAS, AP2PF2IO4 POSS in AP2IO6 POSS soli.
CO UN PFOTES FAS AP2PF2IO4 AP2IO6
Vzorec tkanine
OH
H
CH2OH
H
OHH
OH H
O
OH
H
H
OHH
OH
CH2OH
HO ...... O
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Apreturni filma)[mJ/m2] [mJ/m2] [mJ/m2] [mJ/m2]
PFOTES 14,0 0,7 0,1 14,5
FAS 11,3 0,6 0,5 12,4
AP2PF2IO4 POSS 12,0 0,6 0,4 12,9
AP2IO6 POSS 23,4 0,5 0,6 24,5
LW
S
S
Stot
S
a) S doloena na podlagi meritev stinih kotov W, FA in DIM na ploici.
Komponente S apreturnih filmov na aluminijevi ploici.
Povrinska prosta energija apreturnega filma
Van Ossov model: LSLSLW
L
LW
SLAW 222)cos1(
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Morfoloke in topografske lastnosti povrine CO vlaken
SEM posnetek vlaken. (A) neapretirana, (B) apretirana s FAS.
Mikroskopija na atomsko silo (AFM)
vlaken apretiranih s FAS.
(A)
(B)
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
0
20
40
60
80
100
120
140
160
(o
)
W
C16
147 152 151 153
119 124 124
PFOTES FAS AP2PF2IO4 AP2IO6
Prekurzor
Stini kot, , vode (W) in n-heksadekana (C16) na povrini apretirane bombane tkanine.
Vodo- in oljeodbojnost tkanine
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Superhidrofobnost,
oleofobnost,
samoistilnost
Protimikrobna
aktivnost
Rezultati raziskav
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
3-(trimethoxysilyl)-
propyldimethyl-
octadecyl ammonium
chloride, Si-QAS
Fluoroalkil
funkcionalni siloksan,
FAS
Si
(CH2)3
C2H5O
OC2H5
OC2H5
NH3C CH3
(CH2)17
CH3
+Br-
Rezultati raziskav
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Protimikrobna aktivnost Si-QAS
(CH2)17 CH3
-
-
-
-
-
-
-
-
- --
-
-
-
-
-
-
-
-
-
cell membrane
(CH2)3Si N
CH3
(CH2)17
CH3
CH3+
Elektrostatske interakcije
Hidrofobne interakcije
Celina
membrana
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Hidroliza in
kondenzacija
n
FAS
(PFOTES)
OC2H5
Si
(CH2)2
(CF2)5
C2H5O OC2H5
CF3
Si-QAS
Si
(CH2)3
C2H5O
OC2H5
OC2H5
NH3C CH3
(CH2)17
CH3
+Br-
n
O
Si
(CH2)2
(CF2)5
O O
CF3
O
Si
(CH2)2
(CF2)5
CF3
O
Si
(CH2)2
(CF2)5
O
CF3
Si
(CH2)3
OO
NH3C CH3
(CH2)17
CH3
+Br-
OSi
(CH2)3
O
O
NH3C CH3
(CH2)17
CH3
+Br-
Hidroliza in kondenzacija FAS in Si-QAS v meanici
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
celulozna vlakna
-
Protimikrobna aktivnost apreture
SIST EN ISO 20743:2007 Tekstilije Ugotavljanje protibakterijske
aktivnosti na izdelkih s protibakterijsko apreturo (metoda s prenosom)
Bakterijska vrsta Escherichia coli (ATCC 25922).
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
Mikrobioloki testi so bili opravljeni v Laboratoriju za biotehnologijo
Kemijskega intituta, Ljubljana
-
Bakterijska redukcija, R (A), in stini kot, , vode in n-heksadekana
(C16) (B) na povrini bombane tkanine apretirane s FAS/SiQAS .
Protimikrobna aktivnost in hidrofobnost apreture
(A) (B)
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
153
80124
-
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
-
Hvala za pozornost
7. nanotehnoloki dan, Ptuj, 18. 3. 2011
Biomimetine tekstilije
top related