Υβριδικές επικαλύψεις sol-gel, σιλάνια και εφαρμογές τους

Κωτσαλά, Γεωργία; Kotsala, Georgia

dc.contributor.author	Κωτσαλά, Γεωργία	el
dc.contributor.author	Kotsala, Georgia	en
dc.date.accessioned	2016-07-06T09:22:20Z
dc.date.available	2016-07-06T09:22:20Z
dc.date.issued	2016-07-06
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/42998
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9896
dc.rights	Default License
dc.subject	Σιλάνια	el
dc.subject	Επικάλυψη	el
dc.subject	Νανοσωματίδια	el
dc.subject	Μέταλλα	el
dc.subject	Υβρίδια	el
dc.subject	Sol-gel	en
dc.subject	Silane	el
dc.subject	Nanosilane	el
dc.subject	Spin-coating	el
dc.subject	Organic-inorganic	el
dc.title	Υβριδικές επικαλύψεις sol-gel, σιλάνια και εφαρμογές τους	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Χημική μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2016-07-01
heal.abstract	Οι ιδιότητες και η ευρεία κλίμακα εφαρμογών των υβριδικών sol-gel (OIH) πολυμερών κατέστησαν τα υλικά αυτά πολύ ενδιαφέροντα τις τελευταίες δεκαετίες. Από τις αρχές της δεκαετίας 1970 το ακαδημαϊκό ενδιαφέρον για τα ΟΙΗ υλικά έχει αυξηθεί και από τη δεκαετία του 1990 έχει γίνει ένα ταχύτατα εξελισσόμενο και σύνθετο αντικείμενο με σχεδόν εκθετική αύξηση στον αριθμό των σχετικών δημοσιεύσεων. Ο συνδυασμός οργανικών πολυμερών και ανόργανων υλικών σε μια φάση δίνει εξαιρετικές δυνατότητες να δημιουργηθούν υλικά με επιθυμητές ηλεκτρικές, οπτικές, αντιδιαβρωτικές και μηχανικές ιδιότητες για ποικίλες εφαρμογές. Αυτό το απεριόριστο σχέδιο οδήγησε στην εξέλιξη των υβριδικών επικαλύψεων για αρκετές εφαρμογές όπως σε διαφανή πλαστικά, γυαλιά και μέταλλα με σκοπό να προστατέψει αυτά τα υποστρώματα από τη μηχανική απόξεση, διάβρωση, ακόμα και για διακοσμητικούς λόγους. Κατ’ελάχιστον η εξέλιξη των νέων υβριδικών προϊόντων προϋποθέτει την βασική κατανόηση της χημείας, καθώς και των παραμέτρων που επηρεάζουν τις τεχνικές διεργασίας, που θα αναφερθούν περιληπτικά. Επιπλέον, η εργασία αυτή συγκεντρώνει και σχολιάζει τις πιο καλές sol-gel επικαλύψεις για αντιδιαβρωτική προστασία του χάλυβα, του αλουμινίου και των κραμάτων του καθώς και άλλων μετάλλων και κραμάτων, όπως του χαλκού και του μαγνησίου, με ακαδημαϊκή θεώρηση. Η κύρια δύναμη για την εξέλιξη των ΟΙΗ επικαλύψεων ήταν τα σιλοξάνια για την πρόληψη της διάβρωσης για να καταστεί δυνατή η αντικατάσταση των περιβαλλοντικά επικίνδυνων κατεργασιών με χρωμικά των μεταλλικών υποστρωμάτων. Η σπουδαιότητα των σιλοξανίων και των ΟΙΗ υλικών αποδεικνύεται από την ενασχόληση με αυτά μεγάλων χημικών εταιριών. Η ανασκόπηση εστιάζεται στην έρευνα των ΟΙΗ επικαλύψεων που βασίζεται στην χημική ποικιλότητα των προδρόμων με την μέθοδο sol-gel της οποίας οι βασικές αρχές περιγράφονται, καθώς και η ταξινόμηση των ΟΙΗ, η αλληλεπίδραση με το υπόστρωμα, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα τους. Αναφέρονται οι κύριες πρόδρομες ενώσεις που χρησιμοποιούνται για την σύνθεση των ΟΙΗ επικαλύψεων για την αντιδιαβρωτική προστασία ανάλογα με το υπόστρωμα (χάλυβας, αλουμίνιο, χαλκό, μαγνήσιο και τα κράματά τους). Οι προστατευτικές επικαλύψεις sol-gel έχουν επιδείξει εξαιρετική χημική σταθερότητα, παρέχουν υψηλή αντίσταση σε οξείδωση, απόξεση και καθιστούν σχεδόν αδιάβροχα τα υποστρώματα. Ενώ η sol-gel μέθοδος κρίνεται, αν και επιδέχεται πολλές προσαρμογές και βελτιώσεις, ως η καταλληλότερη μέθοδος εφαρμογής των ΟΙΗ επικαλύψεων δεν συμβαίνει το ίδιο με τις μεθόδους απόθεσης που συνήθως είναι εμβάπτιση, spin-coating και ηλεκτροαπόθεση, με την τελευταία να θεωρείται η καταλληλότερη. Σημαντικό ρόλο στην αποτελεσματικότητα παίζουν η βελτίωση των υλικών και της μεθόδου, οι παράγοντες αυτοίασης και η προσθήκη αναστολέων διάβρωσης . Η πορεία προς την πλήρη αντικατάσταση των συμβατικών μεθόδων προκατεργασίας με χρωμικά, είναι μακρά και απαιτείται περαιτέρω έρευνα και μελέτη συνθηκών, νέων προδρόμων ενώσεων και υλικών προκειμένου να επιλεγούν καταλληλότερες μέθοδοι απόθεσης και να εκτιμηθεί ο χρόνος ζωής των ΟΙΗ επικαλύψεων.	el
heal.abstract	The promising properties and wide application range of hybrid sol-gel derived polymers have attracted significant attention over recent decades. Since the early 1970s, academic interest in OIH materials has been accelerating and since the 1990s it has become a fast-growing and very complex subject with an almost exponential increase in the number of scientific publications. The combination of organic polymers and inorganic materials in a single phase provides exceptional possibilities to tailor electrical, optical, anticorrosive and mechanical properties for diverse applications. This unlimited design concept has led to the development of hybrid coatings for several applications, such as transparent plastics, glasses and metals, to prevent these substrates from permeation, mechanical abrasion and corrosion, or even for decorative functions. Nevertheless, the development of new products requires a basic understanding of the fundamental chemistry, as well as of parameters that influence the processing techniques, which will briefly be discussed. Additionally, this thesis also summarize and discuss the most promising sol-gel coatings for corrosion protection of steel, aluminum and their alloys as well as of other metals and alloys like ones of copper and magnesium, at an academic level. The main driving force in the development of OIHs based on siloxanes to prevent corrosion was the search for potential candidates to substitute environmentally unfriendly chromate surface treatments for metallic substrates. The significance of siloxanes and of the OIHs for the coating technology has been shown by the important part of the activities of pioneer chemical companies. This review is focused on the research of OIHs coatings based on the broad chemical versatility of precursors via sol-gel process whose fundamentals are described, including OIH classification, the interaction with the substrate, their advantages and limitations. The main precursors used in the synthesis of protective coatings on different metal substrates such as steel, aluminum, copper, magnesium and their alloys are also discussed. These sol-gel protective coatings have shown excellent chemical stability, oxidation, abrasion, permeation control and many other useful properties. Sol-gel is considered as the appropriate process for OIHs synthesis and application, even if evaluation of the method is necessary but, there is not the case with the coating methods dip coating, spin coating, brushing and electrodepositing, with the later considered as the most promising method. The efficacy of the OIH sol-gel coating is strongly improved with the implementation of self-healing factors. The total elimination of chromate conversion coating and their replacement by the OIH coatings requires further research for new precursors, materials and deposition process as well as estimation of the lifetime of these new coatings.	en
heal.advisorName	Καραγιάννη, Χάιδω-Στεφανία	el
heal.committeeMemberName	Ταραντίλη, Πετρούλα	el
heal.committeeMemberName	Καραντώνης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Καραγιάννη, Χάιδω-Στεφανία	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Επιστήμης και Τεχνικής των Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	96 σ.	el
heal.fullTextAvailability	true