Көп функциялы өзін-өзі тазартатын супергидрофобты материалдар алу және беттік түрлендіру

«Көп функциялы өзін-өзі тазартатын супергидрофобты материалдар алу және беттік түрлендіру» тақырыбы бойынша жоба туралы қысқаша ақпарат

ЖТҚ АР08052848

 

Өзектілігі – қазіргі уақытта арзан отандық шикізаттан супергидрофобты өзін-өзі тазартатын материалдарды алудың өз технологияларын әзірлеу Қазақстанның қатал континенталды климаттық жағдайы үшін өзекті мәселе болып табылады.  Республиканың едәуір бөлігінде  гидрологиялық, биологиялық және тұздық теңгерімсіздігіне байланысты инновациялық тиімді супергидрофобтық материалдар мен технологияларды құру қажеттілігі туындады. Бұл мәселені шешудің үміт күттіретін бағыттарының бірі құрылыс материалдарын гидрофобты материалдар алу технологиясын дамыту болып табылады. Материалды ылғалдан қорғау мәселесі материалдардың бетін гидрофобты жабындымен өзгерту арқылы шешіледі. Жобаның идеологиялық концепциясы бетонды, құрылыс плиткаларды, құрылыс қасбеттерін, шатырларды және ғимараттарды гидрооқшаулау үшін қолданылатын супергидрофобты өзін-өзі тазартатын материалдарын жасау.

Жұмыстың мақсаты – шынының, жабын материалдарының, ғимараттың қасбетін, бетон, тротуар сияқты құрылыс материалдарының беткі қабатын супергидрофобты түрлендіру. Алынған материалдардың сулану, өзін-өзі тазарту қасиеті, кедір-бұдырлығы, микрофлюидика және адгезиялық қасиеттерін зерттеу.

Күтілетін нәтижелер – жобаны іске асыру барысында ғимараттардың гидрооқшаулауына, ғимараттың шатыры мен қасбеттерін жабуға, гидрофобты бетон жасауға, сонымен қатар жолдар мен тротуарлардың мұзға қарсы жабыны ретінде қолдануға болатын құрылыс материалдары алынады, бұл Қазақстанның климаттық жағдайында өте маңызды.

Күтілетін ғылыми және әлеуметтік-экономикалық нәтиже энергияны үнемдейтін технологияларды жетілдіру арқылы супергидрофобты материалды өндірудің арзан технологиясын қолдану және халықтың өмір сүру деңгейі мен сапасын жоғарылатуды қамтамасыз етеді. Гидрофобты материалдар шығару әдісінің қарапайымдылығы, өзіндік ерекшелігі және арзан бағасы бүкіл әлемдегі зерттеушілердің назарын аударды. Осылайша, перспективалық зерттеулердің бағыты - бұл ғылым саласы, онда серпінді нәтижелер болжанған оң ғылыми және әлеуметтік-экономикалық тиімділігі бар супергиброфобты жабынды өндірудің жаңа инновациялық технологияларын ашады. Өздігінен тазаланатын құрылыс материалдарын өндірудің арзан технологиясын қолдану халықтың өмір сүру деңгейі мен сапасын арттыруға мүмкіндік береді. Халық нәтижелердің мақсатты тұтынушысы, оның ішінде субъективті құрамы болады.

Алынған ғылыми нәтижелер тұрғын үй құрылысында, жол құрылысында және ауыл шаруашылығында қолданылып, коммерциялануы мүмкін.

Алынған нәтижелер – фасадтың, бетон композициялық материалдарының, тротуар тақталарының, шынылардың беттері модификацияланып, алынған материалдардың суланғыштығы, өздігінен тазартылуы және кедір-бұдырлығы сияқты гидрофобты қасиеттері зерттелді. Алынған материалдардың бетіндегі микрофлюидтердің процестері және олардың адгезиялық қасиеттері зерттелді.

SiO2 / TMSS композиттерін синтездеу шарттары оңтайландырылды, ол әйнекте 165º және құмда 156º сулану бұрышымен супергидрофобты әсерге қол жеткізілді. Монодисперстік өлшемі шамамен 200 нм SiO2 нанобөлшектері рН 9-да NH4OH су ерітіндісімен коагуляция жағдайында алынды, одан әрі рН 3 болатын TMCS енгізу арқылы өрескел морфология және Si-O-Si функционалдық тобы алынды, олар гидрофобты әсерге ие.

Тротуар плиталарына арналған гидрооқшаулағыш қабатын жасау бойынша эксперименттер гидрофобты құм қабатын қолдану арқылы жақсы нәтиже көрсетті. Өңделген беттердегі тамшылардың әрекеті суланбайтын немесе сулануы қиын әсерді көрсетеді. Кремний майы, мотор майы және гидрофобты құм сияқты гидрофобтандырғыштармен жасалған цемент пішіндерінің алынған үлгілері іс жүзінде ылғалды сіңірмейді және гидрооқшаулағыш қабатқа ие болды.

Зерттеу нәтижелері бойынша 2021 жылы импакт факторы бар халықаралық журналда жариялау үшін 2 мақала жарияланды:

-  R. Zulkarnay, O. Ualibek, O. Toktarbaiuly, P.W. May. Hydrophobic behaviour of reduced graphene oxide thin film fabricated via electrostatic spray deposition // Bulletin of Materials Science 44, 2021 стр. 1-7. Импакт фактор: 1.30. https://doi.org/10.1007/s12034-021-02381-x

 -   R. Kudaibergenova, O. Ualibek, E. Sugurbekov, G. Demeuova, C. Frochot, S. Acherar, G. Sugurbekova. Reduced graphene oxide-based superhydrophobic magnetic nanomaterial as high selective and recyclable sorbent for oil/organic solvent wastewater treatment.  Int. J. Environ. Sci. Technol. (2021). https://doi.org/10.1007/s13762-021-03722-3

Зерттеу топ құрамы

Тоқтарбайұлы Олзат

Идентификатор - Scopus ID 55509723300, ORCID ID  0000-0003-4594-3435

Басылымдар тізімі

  1. Toktarbaiuly, A. Syrlybekov, O. Mauit, A. Kurbanova, G. Sugurbekova, I. Shvets. Magnetic and electronic properties of Fe3O4/PtSe2/Fe3O4 junctions. Materials Today Proceedings. 2021. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.11.579

2.                       R. Zulkarnay, O. Ualibek, O. Toktarbaiuly, P.W. May. Hydrophobic behaviour of reduced graphene oxide thin film fabricated via electrostatic spray deposition. Bulletin of Materials Scienc 44, 2021 (1-7). 2021. https://doi.org/10.1007/s12034-021-02381-x

3.                       V.Usov, C. Ó Coileáin, A.N. Chaika, S. I. Bozhko, V.N. Semenov, S. Krasnikov, O. Toktarbaiuly, S. Stoyanov, and I.V. Shvets. Revealing electromigration on dielectrics and metals through the step-bunching instability. Physical Review B. 102, 035407. 2020. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.102.035407

4.                       G.Sugurbekova, Y.Sugurbekov, G. Demeuova, O.Ualibek, A.Kurbanova, O. Toktarbaiuly, O.Mauit. The Effect of Doping on the Structure of Zinc Oxide Obtained by Atomic Layer Deposition. Materials Science Forum 990, 330-336. 2020. DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.990.330

5.                       O. Mauit, D. Caffrey, A. Ainabayev, A. Kaisha, O. Toktarbaiuly, Y. Sugurbekov, G. Sugurbekova, I. Shvets,   K. Fleischer. Growth of ZnO:Al by atomic layer deposition: Deconvoluting the contribution of hydrogen interstitials and crystallographic texture on the conductivity. Thin Solid Films 690, 137533. 2019. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2019.137533

6.                       O. Toktarbaiuly, V. Usov, C. Ó Coileáin, E. Norton, S. Bozhko, V. Semenov, A. Chaika, S. Krasnikov, O. Lübben, B. Murphy, G. Cross, G.K Sugurbekova and I. Shvets. Step bunching with both directions of the current: Vicinal W(110) surfaces versus atomistic-scale model. Physical Review B, 97, 035436. 2018. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.97.035436

7.                       A. Syrlybekov, E. Arca, R. Verre, C. Ó Coileáin, O. Toktarbaiuly, A. Khalid, H. Zhang, and I. V. Shvets. Induced morphological changes of vicinal MgO (100) under high temperature anneal: step formation and surface stability. Surface and Interface Analysis, 47, 969-977. 2015. https://doi.org/10.1002/sia.5805

  1. Usov, S. Stoyanov, C. Ó Coileáin, O. Toktarbaiuly, and I.V. Shvets. Antiband instability on vicinal Si (111) under the condition of diffusion-limited sublimation. Physical Review B, 86, 195317. 2012. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.86.195317

Уалибек Орал

Идентификатор - Scopus ID 54941305100

Басылымдар тізімі

1.  R. Zulkarnay, O. Ualibek, O. Toktarbaiuly, P.W. May. Hydrophobic behaviour of reduced graphene oxide thin film fabricated via electrostatic spray deposition. Bulletin of Materials Science 44, 2021 (1-7). 2021. https://doi.org/10.1007/s12034-021-02381-x

2.  R. Kudaibergenova, O. Ualibek, E. Sugurbekov, G. Demeuova, C. Frochot, S. Acherar, G. Sugurbekova. Reduced graphene oxide-based superhydrophobic magnetic nanomaterial as high selective and recyclable sorbent for oil/organic solvent wastewater treatment.  Int. J. Environ. Sci. Technol. (2021). https://doi.org/10.1007/s13762-021-03722-3

3.  R. Verre, K. Fleischer, O.Ualibek and I.V. Shvets. “Self-assembled broadband plasmonic nanoparticle arrays for sensing applications”. Applied Physics Letters, 100, 031102 (2012), Impact Factor: 3.6. https://doi.org/10.1063/1.3674982

  1. Ualibek, V. Verre, B. Bulfin, V. Usov, K. Fleischer, J. F. McGilp and I.V. Shvets. “Manipulating and probing the growth of plasmonic nanoparticle arrays using light”. Nanoscale, 5, 4923 (2013), Impact Factor:7.367. https://doi.org/10.1039/C3NR00087G
  2. Verre, M. Modreanu, O. Ualibek, D. Fox, K. Fleischer, C. Smith, H. Zhang, M. Pemble, J. F. McGilp and I. V. Shvets. “General approach to the analysis of plasmonic structures using spectroscopic ellipsometry”. Physical Review B, 87, 235–428 (2013), Impact Factor: 3.836. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.87.235428
  3. Fleischer, O. Ualibek, V. Verre and I. V. Shvets . “Formation of plasmonic nanoparticle arrays rules and recipes for an ordered growth”. Physica Status Solidi (b), 253, 198–205, 8 (2016), Impact Factor: 2.3. DOI: 10.1002/pssb.201552489
  4. Ualibek, E. Rezvani, Bulfin, G. Sugurbekova, G. Duesberg, I. Shvets. “Fabrication of Self-Organized Precisely-Tunable Plasmonic SERS Substrates via Glancing Angle Deposition”. Physica Status Solidi (A). 1700088 (2017). Impact Factor: 2.3. DOI: 10.1002/pssa.201700088
  5. Ualibek, C. Spitas, V. Inglezakis, G. Itskos, "Simulation of the Extensional Flow Mixing of Molten. Aluminium and Fly Ash Nanoparticles". International Journal of Materials and Metallurgical Engineering Vol:11, No:5 (2017)
  6. Ualibek, A.Tikhonov, A. Kurbanova, Igor Shvets and Gulnar Sugurbekova, “Plasmonic resonance sensitivity in phase transition of Ga nanoparticle arrays grown by Glancing Angle Deposition technique”, Nano Engineering and Materials Technologies III, Vol. 947, pp. 71-76, (2019). https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.947.71
  7. Aidarkhanov, A. Maxim, Z. Ren, Z. Yelzhanova, O. Ualibek, B. Daniyar, A. Saibitihan, M. Balanay, A. Djurisic, C. Surya and A. Ng, “Optimization of Electron Transport Layers for High Performance Perovskite Solar Cells”. IEEE Electron Devices Technology and Manufacturing Conference Proceedings of Technical Papers, 19690123 (2020). DOI: 10.1109/EDTM47692.2020.9118013
  8. Sugurbekova, Y. Sugurbekov, G. Demeuova, O. Ualibek, A. Kurbanova, O. Toktarbaiuly and O. Mauit, "The Effect of Doping on the Structure of Zinc Oxide Obtained by Atomic Layer Deposition". Materials Science Forum Vol. 990, pp. 330-336 (2020). DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.990.330

Сералин Айдар

Басылымдар тізімі

  1. Book chapter. Seralin Aidar, Rehman Asad, Akram Salman, Vandamme Thierry and Anton Nicolas, Chapter 21 of book «Lipid nanocarriers: Formulation, properties, and applications», Elsevier book «Smart Nanocontainers: Fundamentals and Emerging Applications», published on 15.11.2019, Series: Micro and Nano Technologies, ISBN 978-0-12-816770-0
  2. Patent. Obtaining method of hydrophobic material. Seralin A.A., Sugurbekova G.K., May 2016, National Institute of Intellectual Property.

Курбанова Алия

Идентификатор - Scopus ID 57208865374, ORCID ID  0000-0002-1261-4582

Басылымдар тізімі

  1. Sci.2021, 11(5), 2437; https://doi.org/10.3390/app11052437
  2. Sustainability2020, 12(13), 5489; https://doi.org/10.3390/su12135489