Műegyetem
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem
Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék
Kolloidkémia Csoport

Kutatás

Szol-gél bevonatok

A nedves eljáráson alapuló szol-gél technika alkalmas nanorészecskék, részecske kompozitok, szabályozott vastagságú bevonatok (belső felületeken is), tervezett alakú tömbi termékek (közöttük szálak és lemezek) előállítására a szokottnál sokkal alacsonyabb hőmérsékletű kezeléssel. A technika viszonylag olcsó, robosztus és nem környezetszennyező. A szol-gél technológia kiindulási anyagai általában fém-organikus vegyületek, melyeknek oldatából – segédanyagok hozzáadásával – irányított módon kolloid rendszert, szolt, majd a végső lépésben gélt hozunk létre. Az alap komponensek és a bevitt funkcionális anyagok homogén eloszlása és mennyiségi aránya biztosítható, ami lehetővé teszi az anyag fizikai és kémiai tulajdonságainak sokoldalú tervezését. Az intenzív kutatások eredményeképpen a szerkezet nanoléptékben szabályozható, és előállíthatók teljesen új tulajdonságokkal rendelkező hibrid (szervetlen-szerves) anyagok is. Hasznosításuk rendkívül sokrétű: optikai (nanokristályos napelemek, szálak, hullámvezetők), elektronikai (félvezető struktúrák, mágneses anyagok, piezoelektromos eszközök, nem-felejtő memóriák, szilárd elektrolitok), magas hőmérsékleti (hőálló és szigetelő anyagok), kémiai és elválasztástechnikai (katalizátorok, membránok, korrózióvédő és öntisztító bevonatok), orvosbiológiai (implantátumok, gyógyszerhatóanyag tároló és leadó, valamint antibakteriális anyagok), valamint tapadásgátló (vízlepergető és szennyezés-gátló bevonatok), stb.

Szol-gél bevonatokkal kapcsolatos kutatási területünk

Csoportunkban félvezető (ZnO, TiO2) és szigetelő (SiO2, Al2O3) vékonyrétegek, illetve különféle nanokompozitok kutatása folyik. Kutatási tevékenységünk egyik célja szol-gél technikával kialakított, optikai elemek (antireflexiós bevonat, interferenciaszűrők, fotonikus kristályok) tervezése és előállítása. Nagy hangsúlyt fektetünk a mechanikailag ellenálló, vízlepergető és öntisztító (fotokatalitikus, antibakteriális) bevonatok kutatására. Kiemelt szerepet kap továbbá félvezető vékonyrétegek elektromos tulajdonságainak vizsgálata, vezető átlátszó réteg (TCO), félvezető struktúrák (LED, dióda, TFT ) és fotovoltaikus cellák előállítása céljából. A szol-gél technikával a leválasztott vékonyrétegek könnyen adalékolhatóak a kívánt szennyezőnek a kiindulási vegyülethez történő hozzáadásával, így a félvezetők elektromos tulajdonságai változtathatók, illetve a rétegekbe lumineszcens centrumok vihetők be.

TiO2 bevonat

~60 nm vastag TiO2 -bevonat 3 inches Si-szeleten

Kitűzött céljaink eléréséhez alapvető fontosságú a leválasztott rétegek fizikai paramétereinek (keménység, vastagság, porozitás, törésmutató, felületi morfológia) kézben tartása, ezért intenzíven vizsgáljuk a rétegleválasztás paramétereinek hatását a rétegek ezen tulajdonságaira. A bevonatok felvitelére mártásos technikát (dip coating) alkalmazunk, ami lehetővé teszi nagy felületű hordozók homogén réteggel történő bevonását, viszonylag egyszerű módon.

Egyéb témáink

Csoportunk munkatársai kiterjedt kutatásokat végeznek továbbá fluoreszcens anyagok, nemesfém nanorészecskék és a gógyszerhatóanyag-leadó rendszerek területén. Az elmúlt évtizedben fontos eredményeket értek el a Langmuir és Langmuir-Blodgett típusú filmek előállításában és optikai modellizsgálatában. Kutatási filozófiánk ezen területek eredményeinek és a szol-gél technika integrációja új nanotechnológiai alkalmazások kifejlesztésére.

Kiadványok

Kiadvány2

Colloids for nano- and biotechnology (2008)

Fizikai szemle

Fizikai szemle (2007)

Kiadvány1

From colloids to nanotechnology (2004)

Nano Excellent Center

(c) BME Fizikai Kémia és Anyagtudományi Tanszék, Kolloidkémia Csoport, 2009