Post on 01-Feb-2021
1
2
Van pottenbakkerij tot nanotechnologie
Klei en Kleimineralen
3
4
5
6
OUD NIEUWFIGUURTJES MILIEUPOTTEN →RADIOACTIEFKERAMIEK →ZWARE METALENBAKSTEENCOSMETICA KATALYSEWASPOEDER →DECHLORINATIE
NANOMATERIALEN→(BIO)SENSOREN→ NIET LINEAIRE OPTICA→NANOCOMPOSIETEN
GEMEENSCHAPPELIJK THEMA: KLEIMINERALEN
7
8
Totale productie in 1994(USA) 2,5 miljoen ton
Totale productie van Kaoliniet(wereld) 7,1 miljoen ton
9
BESLUIT
1. Oudste door de mens gebruikte materiaal
2. Overvloedig beschikbaar
3. Gemakkelijk te ontginnen
10
STELLING
1. Nanotechnologie kent een exponentiële groei
2. De natuur levert ons nanomaterialen
3. Natuurlijke nanomaterialen omzetten in nieuwe materialen
11
Geschiedenis van het onderzoek aan de K.U.Leuven
FACULTEIT LANDBOUWWETENSCHAPPEN , NU BIO-INGENIEURSWETENSCHAPPEN
onrechtstreeks:onderzoek op klei in de bodem: J. Baeyens, I. Scheys
rechtstreeks:onderzoek op kleimineralen
OPPERVLAKTECHEMIE J. Uyttterhoeven
J.J.Fripiat
KATIONUITWISSELING A. Cremers
R. SCHOONHEYDT nanomaterialen
A. MAESradioactieve elementenmilieubescherming in het algemeen
FACULTEIT WETENSCHAPPEN - Toegepaste Mineralogie: W. Viaene → J. Elsen
12
KLEI KLEIMINERALEN
Fijne fractie
water
Kneedbaar
Kristallijne fractie
13
EIGENSCHAPPEN
1. Gelaagde structuur2. Zwelling3. Ionenuitwisseling4. Water-aantrekkend water –afstotend
(hydrofiel) (hydrofoob)
14
15
STRUKTUUR: INDELING
1:1 dioctahedrisch 1Si:1 Al KAOLINIET
Trioctahedrisch 1Si:1Mg CHRYSOTIEL(asbest)
16
17
STRUKTUUR: INDELING
2:1 geen lading dioctahedrisch 1Si:1Al: 1Si PYROFYLLIET
trioctahedrisch 1Si:1Mg: 1Si TALK
kleine lading di /tri SMECTIET
hoge lading di/tri MICA
18
19
20
W W W W W WWW
1.25nm
W W W W W WWW
1.25nm
SMECTIET: ZWELBARE KLEIMINERALEN
W W W
WW
WWW
W
W
W
W
WW W W
W
W
W
W
WATER
W W WW W
W WWW
W
W
W
W
W
W
W
WW
WATER
21
KATIONUITWISSELING
Na+-smectiet + B+ ⇋B+-smectiet + Na+
bodemvruchtbaarheid: K+, NH4+, Ca2+,Mg2+stockage radioactief afval: Cs+, Sr2+opvang zware metalen: Zn2+, Cd2+, Ag+
22
HYDROFIEL ↔ HYDROFOOB
•kationische kleurstoffen•niet-lineaire optische eigenschappen: methyleenblauw•kationische pesticiden(paraquat, diquat)
- gecontroleerde afgave- bescherming tegen zonlicht
•aminozuren / proteïnen- oorsprong van het leven
23
24
25
26
27
NANOFILMEN
•zelf-assemblage•Langmuir-Blodgett techniek
amphiphile barrier glass slideclay particles
spreading compression film transfer
28
500 nm
ATOMIC FORCE MICROSCOPY
29
0
0.005
0.01
250 mg dm -3
0.02
0.025
460 480 500 520
Absorbance
560 580 600 620 640
0.015
0 mg dm -3
50 mg dm -3
540 Wavelength (nm)
2 mN m-1
0
0.005
0.01
250 mg dm -3
0.02
0.025
460 480 500 520
Absorbance
560 580 600 620 640
0.015
0 mg dm -3
50 mg dm -3
540 Wavelength (nm)
2 mN m-1
0
1000000
250 mg dm-32000000
560 580
595 nm
620 640 660 680 700 720 740
500000
0 mg dm-3
585 nm
600 Wavelength (nm)
1500000
2 mN m-1
0
1000000
250 mg dm-32000000
560 580
595 nm
620 640 660 680 700 720 740
500000
0 mg dm-3
585 nm
600 Wavelength (nm)
1500000
2 mN m-1
30
3800
Wavenumber (cm )-1
3500 3400 3300 3200 3100
250 mg dm-3
3600
0.002 au
25 mg dm-3
45 mg dm-3
50 mg dm-3
10 mg dm-3
3700
water in the film
31
32
1. Unieke eigenschappen: plaatvormingionenuitwisseling
2. Kleimineralen zijn prachtige, natuurlijke mineralenwaterafstotend of wateraantrekkend
3. Zeer brede waaier van toepassingen4. Nanofilmen: niet lineaire, optische eigenschappen
magnetische eigenschappensensoren
5. Toekomst is veel belovend
BESLUITEN
33