Ανάπτυξη νανοδομών για αντιρρυπαντικές ναυτιλιακές εφαρμογές

  1. MSc thesis
  2. Δαμουλάκης, Γεώργιος
  3. Κατάλυση και Προστασία του Περιβάλλοντος (ΚΠΠ)
  4. 30 September 2018 [2018-09-30]
  5. Ελληνικά
  6. 173
  7. Τράπαλης, Χρήστος
  8. Κορδούλης , Χρήστος | Ματζαβίνος , Διονύσιος
  9. Κατάλυση | Νανοδομές | Νανουλικά | Νανοσωλήνες άνθρακα | CNT | TiO2 | PMMA | Φωτοκατάλυση | Αντιρρύπανση | Υδρόφοβα υλικά
  10. 15
  11. 75
  12. Περιέχει : πίνακες, διαγράμματα, εικόνες
    • Η παρούσα εργασία πραγματεύεται την ανάπτυξη κατάλληλων νανοδομών προς χρήση σε αντιρρυπαντικές ναυτιλιακές εφαρμογές (antifouling). Έγινε προσπάθεια μετά από ενδελεχή μελέτη της διεθνούς βιβλιογραφίας, ώστε να αναπτυχθούν νέες μορφές νανοδομών οι οποίες να είναι κατάλληλες για αντιρρυπαντική χρήση σε ναυτιλιακές εφαρμογές. Επιλέχθηκε να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της βιορύπανσης των βρεχόμενων επιφανειών των πλοίων αλλά και των σταθερών εγκαταστάσεων οι οποίες ευρίσκονται εντός του θαλάσσιου περιβάλλοντος. Το πρόβλημα αυτό είναι πολύ σημαντικό στην ναυτιλία καθώς επί του παρόντος δεν υφίστανται αποδοτικές και ταυτόχρονα φιλικές στο περιβάλλον επικαλύψεις. Στην εργασία αυτή έγινε χρήση δύο ευρέως διαδεδομένων νανοδομών, του διοξειδίου του τιτανίου (TiO2) ή αλλιώς της τιτανίας αλλά και των νανοσωλήνων άνθρακα (CNT) αλλά και άλλων, έτσι ώστε να τροποποιηθεί η υδροφοβικότητα διαφόρων επιφανειών. Οι εν λόγω νανοδομές τοποθετήθηκαν εντός δύο διαφορετικών βάσεων, μίας πρωτότυπης ρητίνης δύο συστατικών, παρεχόμενη από την εταιρεία Alchimica και ενός πολυμερούς του πολύ(μεθακρυλικoαμελεστέρα) ή για συντομία PMMA. Στο θεωρητικό μέρος της εργασίας παρουσιάζεται γενικά το πρόβλημα της βιορύπανσης. Γίνεται ιστορική αναδρομή και συγκεκριμένες αναφορές για το ισχύον νομικό πλαίσιο, ενώ στην συνέχεια αναφέρονται τα σημερινά δεδομένα, οι υφιστάμενες καινοτόμες λύσεις και τέλος παρουσιάζεται ο επιδιωκόμενος στόχος της παρούσας εργασίας. Στη συνέχεια παρουσιάζονται τα αίτια της ρύπανσης αλλά και ο μηχανισμός του αποικισμού. Γίνεται εκτενής αναφορά στους υφιστάμενους τρόπους αντιμετώπισης του φαινομένου, οι οποίοι εν συντομία είναι: η χρήση επικαλύψεων, η χρήση βιοκτόνων, η χρήση ηλεκτρικής προστασίας, η μετατροπή της επιφάνειας σε υδρόφοβη ή υδρόφιλη. Τέλος, γίνεται αναφορά στο φυσικό φαινόμενο της φωτοκατάλυσης, αλλά και γενικότερα στην έννοια της κατάλυσης και στην χρήση των CNTs στα εν λόγω φαινόμενα. Ολοκληρώνοντας το θεωρητικό μέρος της εργασίας εξάγονται συμπεράσματα αλλά και περιγράφονται αναλυτικά οι τεχνικές χαρακτηρισμού των παραχθέντων νέων υλικών. Στο πειραματικό μέρος, περιγράφονται τα υλικά που χρησιμοποιήθηκαν στις διάφορες πειραματικές διαδικασίες. Αναφέρονται αναλυτικά οι παρασκευές που πραγματοποιήθηκαν. Η πρώτη σημαντική κατηγορία πειραμάτων είναι εκείνα στα οποία έγινε τροποποίηση των επιφανειακών ιδιοτήτων στα CNTs με διάφορες οξειδώσεις με αποτέλεσμα να προστεθούν στην επιφάνεια αυτών καρβοξυλομάδες και υδροξυλομάδες. Στην συνέχεια περιγράφεται ο συνδυασμός των CNTs με την TiO2, σε διάφορες αναλογίες και με διάφορους τρόπους. Γίνεται αναφορά στην ομάδα των πειραμάτων όπου χρησιμοποιήθηκε ρητίνη του εμπορίου. Τέλος παρουσιάζεται η τελευταία ομάδα πειραμάτων που περιλαμβάνει διάφορα μείγματα με κύριο συστατικό το ΡΜΜΑ σε συνδυασμό με CNTs αλλά και με CNTs / TiO2. Στη συνέχεια, γίνεται συζήτηση αποτελεσμάτων χρησιμοποιώντας διαγράμματα, σχέδια, φωτογραφίες και άλλα κάνοντας χρήση των τεχνικών ελέγχου και χαρακτηρισμού που έχουν αναφερθεί παραπάνω. Η εργασία ολοκληρώνεται με τον επίλογο, όπου εκεί παρατίθενται τα εξαγόμενα συμπεράσματα και δίνονται στοιχεία και ιδέες για μελλοντική μελέτη.
    • The present work deals with the issue of developing suitable nanostructures for use in antifouling applications. An in-depth study of scientific literature has been attempted for suitable for antifouling systems used in shipping and in general marine applications. It was chosen to tackle the problem of biofouling in the marine environment. This problem has vital importance in the shipping industry because currently there is no efficient and environmental friendly way for protection. At this project titanium dioxide (TiO2), carbon nanotubes (CNTs) and other nanostructures were used to modify the hydrophobicity of various surfaces. These nanostructures were placed in two different matrixes, a two-component resin (supplied by Alchimica S.A) and the famous polymer the poly (methacrylate) or PMMA. The theoretical part of the thesis presents the problem of biofouling in general. In the beginning, is presented a historical review and it is followed by specific references to the current legal framework. In addition there are presented a number of existing innovative solutions and the main aim of the present work. Furthermore, the causes of bio-pollution and the mechanism of colonization are presented. Extensive reference is made to existing ways of dealing with the phenomenon, such as the use of coatings, the use of biocides, the use of electrical protection, the conversion of the surface into hydrophobic or hydrophilic. Finally, reference is made to the natural phenomenon of photocatalysis, and in general to the concept of catalysis and the use of CNTs in these phenomena. At the end of the theoretical part, conclusions are drawn and techniques of characterization of newly produced materials are described in detail. In the experimental part, the materials used in the various experimental procedures are described. Also, details are given of the preparations which carried out. The first major category of experiments is those in which the surface properties of CNTs have been modified by various oxidations, resulting in the addition of various carboxyl groups and/or hydroxyl groups to their surface. The combination of CNTs with TiO2 is then described in various proportions and with different techniques. Reference is made to the group of experiments using the commercial resin. Finally, the last group of experiments involving various mixtures with the main component PMMA in combination with CNTs and CNTs /TiO2 is given. Finally, there is a discussion about the experimental outcome using diagrams, drawings, photographs etc. and by using the characterization techniques that have been mentioned beforehand. The thesis is completed with the outline, where the excerpted conclusions are given and data and ideas for future study are presented.
  14. Αναφορά Δημιουργού 4.0 Διεθνές