Μελέτη ανόργανων δυαδικών συστημάτων για το σχηματισμό υλικών Si-O
Date Issued
May 2025
Author(s)
Advisor
Abstract
Η παρούσα πτυχιακή εργασία αφορά τη μελέτη και την ανάπτυξη νέων υλικών που
βασίζονται στο δυαδικό σύστημα πυριτίου-οξυγόνου (Si-O) και κύριος στόχος της
εργασίας είναι η παραγωγή υλικών με βελτιωμένες δομικές και μορφολογικές ιδιότητες,
χρησιμοποιώντας τεχνικές υγρής χημείας. Για τη σύνθεση αυτών των υλικών
χρησιμοποιήθηκαν πρόδρομες ενώσεις όπως το τετρααιθοξυσιλάνιο (TEOS) ως φορέας
πυριτίου, καθώς και το εξαδεκυλοτριμεθυλαμμώνιο βρωμίδιο (CTAB), το θειϊκό
δωδεκύλιο νάτριο (SDS), και η πολυαιθυλενογλυκόλη 4000 (PEG-4000) τα οποία
έδρασαν ως επιφανειοδραστικά. Επιπλέον, προστέθηκαν και διαλύματα NaOH και
NH₄OH 25% για τη ρύθμιση της τιμής του pH και την ενίσχυση των διεργασιών
υδρόλυσης και συμπύκνωσης. Η σημασία της έρευνας έγκειται στη δυνατότητα
παραγωγής νανοδομημένων υλικών με ελεγχόμενα χαρακτηριστικά, όπως πορώδη δομή
και κρυσταλλικότητα. Μέσω του κατάλληλου σχεδιασμού των συνθηκών σύνθεσης,
επιτεύχθηκε ο έλεγχος της δομής και της μορφολογίας των παραγόμενων υλικών στη
νανοκλίμακα. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση των μηχανισμών που
συμβάλουν για τον σχηματισμό τέτοιων υλικών, καθώς ανοίγει νέους δρόμους για την
ανάπτυξη καινοτόμων υλικών με βελτιωμένες φυσικοχημικές ιδιότητες. Για τον
χαρακτηρισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές, όπως η φασματοσκοπία
υπέρυθρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR), η περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) και η
ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Αυτές οι τεχνικές επιβεβαίωσαν τον
σχηματισμό δεσμών Si-O, ανέδειξαν την κρυσταλλική ή άμορφη φύση των υλικών και
παρείχαν λεπτομέρειες για τη μορφολογία τους. Τα παραγόμενα υλικά Si-O, λόγω της
πορώδους δομής και της χημικής σταθερότητάς τους, έχουν πολλαπλές εφαρμογές, από
αισθητήρες αερίων, σε υλικά αποθήκευσης ενέργειας, μέχρι και στον βιοϊατρικό τομέα
όπως η ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων. Η παρούσα εργασία συνεισφέρει στην
εμβάθυνση της γνώσης γύρω από τη σύνθεση και τις ιδιότητες των υλικών αυτών,
δημιουργώντας τις προϋποθέσεις για μελλοντικές ερευνητικές και βιομηχανικές
εφαρμογές. Συνοπτικά, η πτυχιακή αυτή εργασία επικεντρώνεται στη δημιουργία και
μελέτη υλικών Si-O με ελεγχόμενες ιδιότητες, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε
μια πληθώρα τεχνολογικών και επιστημονικών εφαρμογών, συμβάλλοντας στην πρόοδο
της επιστήμης των υλικών.
βασίζονται στο δυαδικό σύστημα πυριτίου-οξυγόνου (Si-O) και κύριος στόχος της
εργασίας είναι η παραγωγή υλικών με βελτιωμένες δομικές και μορφολογικές ιδιότητες,
χρησιμοποιώντας τεχνικές υγρής χημείας. Για τη σύνθεση αυτών των υλικών
χρησιμοποιήθηκαν πρόδρομες ενώσεις όπως το τετρααιθοξυσιλάνιο (TEOS) ως φορέας
πυριτίου, καθώς και το εξαδεκυλοτριμεθυλαμμώνιο βρωμίδιο (CTAB), το θειϊκό
δωδεκύλιο νάτριο (SDS), και η πολυαιθυλενογλυκόλη 4000 (PEG-4000) τα οποία
έδρασαν ως επιφανειοδραστικά. Επιπλέον, προστέθηκαν και διαλύματα NaOH και
NH₄OH 25% για τη ρύθμιση της τιμής του pH και την ενίσχυση των διεργασιών
υδρόλυσης και συμπύκνωσης. Η σημασία της έρευνας έγκειται στη δυνατότητα
παραγωγής νανοδομημένων υλικών με ελεγχόμενα χαρακτηριστικά, όπως πορώδη δομή
και κρυσταλλικότητα. Μέσω του κατάλληλου σχεδιασμού των συνθηκών σύνθεσης,
επιτεύχθηκε ο έλεγχος της δομής και της μορφολογίας των παραγόμενων υλικών στη
νανοκλίμακα. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση των μηχανισμών που
συμβάλουν για τον σχηματισμό τέτοιων υλικών, καθώς ανοίγει νέους δρόμους για την
ανάπτυξη καινοτόμων υλικών με βελτιωμένες φυσικοχημικές ιδιότητες. Για τον
χαρακτηρισμό των δειγμάτων χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές, όπως η φασματοσκοπία
υπέρυθρου με μετασχηματισμό Fourier (FTIR), η περίθλαση ακτίνων Χ (XRD) και η
ηλεκτρονική μικροσκοπία σάρωσης (SEM). Αυτές οι τεχνικές επιβεβαίωσαν τον
σχηματισμό δεσμών Si-O, ανέδειξαν την κρυσταλλική ή άμορφη φύση των υλικών και
παρείχαν λεπτομέρειες για τη μορφολογία τους. Τα παραγόμενα υλικά Si-O, λόγω της
πορώδους δομής και της χημικής σταθερότητάς τους, έχουν πολλαπλές εφαρμογές, από
αισθητήρες αερίων, σε υλικά αποθήκευσης ενέργειας, μέχρι και στον βιοϊατρικό τομέα
όπως η ελεγχόμενη χορήγηση φαρμάκων. Η παρούσα εργασία συνεισφέρει στην
εμβάθυνση της γνώσης γύρω από τη σύνθεση και τις ιδιότητες των υλικών αυτών,
δημιουργώντας τις προϋποθέσεις για μελλοντικές ερευνητικές και βιομηχανικές
εφαρμογές. Συνοπτικά, η πτυχιακή αυτή εργασία επικεντρώνεται στη δημιουργία και
μελέτη υλικών Si-O με ελεγχόμενες ιδιότητες, τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε
μια πληθώρα τεχνολογικών και επιστημονικών εφαρμογών, συμβάλλοντας στην πρόοδο
της επιστήμης των υλικών.
File(s)![Thumbnail Image]()
Name
SOKRATOUS_2025_BSC_ABSTRACT.pdf
Size
205.72 KB
Format
Adobe PDF
Checksum (MD5)
fd460a8c3a188d83518526d6f25d118e