Flexible hybrid organic/inorganic SiOx aerogels via in situ template condensation
Tid: To 2024-10-03 kl 10.00
Plats: F3 (Flodis), Lindstedtsvägen 26 & 28, Stockholm
Språk: Engelska
Ämnesområde: Fiber- och polymervetenskap
Respondent: Björn K. Birdsong , Polymera material
Opponent: Dr Amparo Lopez-Rubio, Spanish National Research Council (CSIC), Spanien
Handledare: Professor Richard Olsson, Polymera material; Professor Mikael S. Hedenqvist, Polymera material, Wallenberg Wood Science Center; Doktor Antonio Jose Capezza, Polymera material
QC 20240910
Embargo t.o.m. 2025-10-03 godkänt av skolchef Amelie Eriksson Karlström via e-post
Abstract
Moderna isoleringsmaterial som mineralull är vanliga men har kända hälsorisker. Cellulosabaserad isolering är ett hälsomässigt bättre alternativ, men är ofta brandfarlig och kan sjunka ihop. Aerogeler är ett attraktivt isoleringsmaterial för deras höga isoleringsförmåga och låg vikt. Dessutom är de basserade på (kiseloxid) som är vanlig och icke-toxiskt. Aerogeler har flera utmaningar före de kan övervägas för kommersielt bruk. Kritisk punkt-torkning används ofta, vilket är en långsam process med hög risk för misslyckande. Dessutom är Aerogeler sköra, och även låg deformering kan leda till att materialet går sönder, vilket begränsar deras användning.Detta arbete fokuserade på att använda grafenoxid, mycel eller cellulosa som organiska mallar för att skapa organiska/inorganiska hybrid-aerogeler genom kontrollerad silankondensation. Användning av grafenoxid (GO) visade att både APTES och TEOS kunde bilda jämna, släta silanlager på en organisk GO-mall. Det var också möjligt att ta bort GO-mallen utan att ändra det bildade kiseloxidmaterialet med hjälp av hög temperatur. Med liknande kondensationsförhållanden var det möjligt att bilda SiOx-beläggningar på bakteriella cellulosa-nanofibriller (bCNF). Valet av silan tillät kontroll över den bildade beläggningens morfologi, och den modifierade bCNF-dispersionen kunde frystorkas till aerogeler. För att ytterligare utforska den utvecklade beläggningsmetoden användes ett annat lovande isoleringsmaterial (mycel) som mall. Det visade sig möjligt att efterlikna mycelhyferna, vilket möjliggjorde framställning av kiseloxid-nanofibrer efter avlägsnande av mycelmallen.Slutligen utvecklades sol-gelbildade organiska/oinorganiska aerogeler genom att använda bCNF som en försegningsmatris, vilket möjliggjorde hög flexibilitet utan sprickbildning eller sönderfall även efter hög deformering. Aerogelerna var termiskt stabila, flexibla och kunde undvika kritisk punkt-torkning, vilket öppnar upp för storskalig produktion av aerogeler.