Nume proiect: Filme nanocompozite hibride (anorganice-organice) pe baza de hidroxizi dublu stratificaţi (LDH) cu suprafeţe hidrofobice şi/sau cu rol de acoperiri protective (HYLAYHY)

Nr. proiect: HYLAYHY PCCA 137/2012

Cod proiect: PN-II-PT-PCCA-2012-137

Denumirea Programului din PN II: Parteneriate

Autoritatea contractanta: Unitatea Executiva pentru Finantarea Invatamantului Superior, a Cercetarii, Dezvoltarii si Inovarii (UEFISCDI)

Director de proiect: Ruxandra BIRJEGA

Valoarea totala a contractului: 1,700,000 lei

Durata contractului: 36 luni

Consortiul:

CO :Institutul National pentru Fizica Laserilor, Plasmei si Radiatiei –INFLPR (Bucuresti Magurele)
Director Proiect : Dr. Ruxandra Birjega
P1-Universitatea Bucuresti –UB , Facultatea de Chimie
Responsabil proiect partener: Conf.univ. Dr. Ing. Rodica Zavoianu
P2- Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Chimie si Petrochimie, ICECHIM (Bucuresti)
Responsabil proiect partener: Dr.ing. Mihai Cosmin Corobea

Rezumatul proiectului:
Scopul proiectului este obtinerea si studierea filmelor subtiri de  hidroxizi dublu stratificati (LDHs) modificati cu o componenta organica in vederea obtinerii unor suprafete hidrofobe, capabile sa actioneze ca acoperiri protectoare.  Componentul pe baza de baza de hidroxid dublu stratificat este de tipul Zn-Al LDH, respectiv Mg-Al LDH preparat la diferite rapoarte molare Me2+/Me3+. Hidroxidul dublu stratificat va fi folosit si studiat atat ca material “gazda” , pentru diferite molecule organice ca. acizi grasi sau macromolecule cum sunt copolimerul de vinil acetat sau, ca material “oaspete” pentru obtinerea unor materiale hibride de tip LDH/polimer. Pentru obtinerea filmelor subtiri se folosesc tehnici laser: depunerea laser pulsata (PLD) respectiv, evaporarea laser pulsata  asistata de o matrice (MAPLE). Ultima, este o aplicatia noua a tehnicilor laser care permit producerea to nano-structuri complexe. Se va realiza o  caracterizare completa  pentru  evidentirea elemetelor determinante care influenteaza compozitia si topografia filmelor subtiri , cele doua proprietati critice in controlul  umectabilitatii filmelor. Compozitia materialelor “gazda”, compatibilitatea intre componenta organica si cea anorganica , conditiile de depunere, protocoalele folosite la preparare vor fi corelate cu proprietatile de hidrofobicitate ale  filmelor. Toate materiale folosite in acest proiect (HYLAYHY) , atat anorganice cat si organice sunt ecologice.

Obiectivele proiectului:
Obiectivul proiectului este fabricarea si studierea filmelor subtiri de hidroxizi dublu stratificati (LDH) modificati cu un compus organic pentru obtinerea de suprafete hidrofobe. Proiectul are in vedere proprietatile protectiv/anticorosive al suprafetelor hidrofobe pentru acoperirea unor metale in special metale usoare: aluminiul, magneziul/aliaje de magneziu. Scopul este inlocuirea acoperirilor pe baza de cromati, foarte toxice, sau al acoperirilor cu materiale organice care sunt sensibile la “imbatranire” cu materiale hibride ecologice.
Proiectul foloseste componenta de hidroxizi dublu stratificat atat ca material “gazda” cat si ca material “oaspete”. Studiile au in vedere atat materiale modificate in forma lor pulverulente, ce vor fi folosite apoi ca tinte pentru producerea de filme subtiri prin tehnici laser. Tehnicile laser folosite sunt depunerea laser pulsata (PLD) respectiv, evaporarea laser pulsata asistata de o matrice (MAPLE). Se folosesc hidroxizi dublu stratificati pe baza de Zn-Al, respectiv Mg-Al. Se vor realize studii sistematice si aprofundate in vederea optimizarii capacitatii de intercalare si corelarea dimesiunii moleculei organice “oaspete” folosite cu raportului molar Me2+/Me3+ a hidroxidului dublu stratificat folosit ca si cu tipul acestuia (pe baza de Zn-Al sau Mg-Al).
Etapa 1 este dedicata investigarii obtinerii de filme de hidroxizi dublu stratificati (Zn-Al si Mg-Al) folosiind tehnici laser.
Etapa 2 se ocupa de sistemul hibrid organic-anorganic , atat sub forma pulverulenta cat si film subtire folosiind ca matrice gazda hidroxidul dublu stratificat si ca molecula “oaspete”, acizi grasi.
In etapa 3 se vor studia sistemele hibride organic-anorganic in care molecula “oaspete” este o macromolecula organica.
In etapa 4 va cerceta obtinerea de sisteme hibride LDH/polimer in care componenta de hidroxid dublu stratificat are rol de “umplere”.

Rezultate estimate:
Proiectul intereseaza atat stiinta materialelor, fizica starii condensate, a laserilor si plasmei cat si chimia anorganica ca si chimia polimerilor, fiind un subiect cu o aplicabiliate si cu potential semificativ de deschidere spre alte domenii de cercetare.
Proiectul valorifica infrastructura deja existenta la fiecare partner cea ce asigura posibilitatea pentru tinerii cercetatori implicate in realizarea lui de asi dezvolta capacitatea de a lucru si abilitatile tehnice pe aparatura performanta existenta. Proiectul are in vederea alinierea cercercetarii stiintifice nationale la standardele europene priviind materialele si tehnologiile noi “prietenoase” cu mediul inconjurator.
Noile materiale nanocompozite studiate in cadrul acestui proiect vor fi comparabile cu cele obtinute la nivel international. Datorita diseminarii rezultatelor si contactelor stiintifice noi se pot crea noi oportunitati pentru colaborari internationale.
Datorita interdisciplinaritatii partenerilor din cadrul consortiumului rezultatele studiilor realizate in cadrul proiectului port fi diseminate in cadrul unor comunitati stiintifice cu un spectru larg de specializari: materiale, materiale nanostructurate, polimeri, aliaje, tehnici laser.
Ne propunem sa redactam un numar de 6 lucrari stiintifice cotate ISI si participarea la conferinte internationale de inalt nivel stiintific.
 

Etapa I: 12.07.2012 - 31.12.2012 (click pentru rezumatul stiintific al etapei)

Prepararea si caracterizarea de pulberi si filme subtiri pe baza hidroxizi dublu stratificati (LDH) de Mg-Al si Zn-Al. Proprietatile de umectare ale filmelor. Efectul tratamentului termic asupra filmelor


 Valoare etapa I: 252,181 lei

Diseminare etapa I:


Etapa II: 01.01.2013 - 31.12.2013

Efectul folosirii unui substrat metalic in depunerea de filme de hidroxizi dublu stratificati de Mg-Al si Zn-Al.
Prepararea de pulberi si filme subtiri nanocomposite de hidroxizi dublu stratificati modificati/functionalizati cu molecule organice cu (acizi grasi) ca material oaspete
Valoare etapa II: 399,188 lei
 

Etapa III: 01.01.2014 - 31.12.2014 (click pentru rezumatul stiintific al etapei)

Prepararea de pulberi si filme nanocomposite hibride pe baza de hidroxizi dublu stratificati  (LDH) folosiind macromolecule organice ca specii „oaspete”
Valoare etapa III: 729,881 lei

Diseminare etapa III:

Articole:

1. A. Vlad, R. Birjega, A. Matei, C. Luculescu, B. Mitu, M. Dinescu, R. Zavoianu, O.D. Pavel, Retention of heavy metals on layered double hydroxides thin films deposited by pulsed laser deposition, Applied Surface Science 302 (2014) 99–104, http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2013.10.181
2. Octavian Dumitru Pavel, Rodica Zăvoianu, Ruxandra Bîrjega, Emilian Angelescu, Guylene Costentin, Michel Che Exploring an alternative route for meixnerite synthesis; the impact of the gaseous environment on the reconstruction of the lamellar structure and the catalytic performances accepted for publication in Applied Clay Science : CLAY6214R2

Prezentari la conferinte:

1.   1. A. Matei, M. Filipescu, R. Birjega, B. Mitu, A. Vlad, M. Dinescu, R. Zavoianu, M. C. Corobea, Fatty acids/ layered double hydroxides (LDH) composite thin films deposited by MAPLE and PLD  EMRS  2014 Spring Meeting Lille, France – May 26th - 30th, SYMPOSIUM  J Laser interaction with advanced materials: fundamentals and applicatioms

2.   2. A. Matei, R. Birjega, B. Mitu, A. Vlad, G. Epurescu, M. Dinescu, R. Zavoianu, M. C. Corobea, Stearic acid/ layered double hydroxides (LDH) composite thin films deposited by laser techniques  ICPAM -10, International Conference on Physics of Advanced Materials 22-28 Septembrie Iasi,Romania

3.   3. Rodica Zăvoianu, Octavian D. Pavel, Corina Bradu,  Anca Cruceanu, Ruxandra Bîrjega, Cosmin M . Corobea Sustainable synthesis of Zn-Al-LDH catalysts for ecofriendly manufacture of epoxides » 1 comunicare orala  la TOCAT7 (Seventh Tokyo Conference on Advanced Catalytic Science and Technology, Kyoto 1-6 iunie 2014)

4.   4. Mihai C. Corobea, Zina Vuluga, Rodica Zavoianu, Ruxandra Birjega, Dorel Florea, Raluca Ianchis, Denis M. Panaitescu Lucrare invitata (sustinere orala) “ Clay nanoparticles and polymer nanocomposites“1st International Symposium on Nanoparticles/Nanomaterial and Applications 20th – 22nd January 2014 Caparica – Portugal

5.   5. Zina Vuluga, Mihai Cosmin Corobea, Constantin Radovici, Michaela Iorga, Dorel Florea, “The properties of Halloysite-hydrotalcite hybrid nanocomposites based on polypropylene “a XXXIII-a Conferinta Nationala de Chimie Calimanesti – Caciulata” October 1-3, 2014 Calimanesti-Caciulata, Valcea-Romania

 

Etapa IV: 01.01.2015 - 31.12.2015 (click pentru rezumatul stiintific al etapei)

Prepararea si caracterizarea nanocompozitelor hibride polimer/LDH, pulberi si filme subtiri folosind hidroxizi dublu stratificati ca umpluturi de polimeri (polymer fillers)
Valoare etapa IV: 318,750 lei