AbstractsChemistry

Antud töö käsitleb materjaliteaduses väga aktuaalset teemat – kahe (või enama) erineva materjali sidumist üheks liit(komposiit)materjaliks selliselt, et säilivad mõlema algmaterjali parimad omadused. Saadud materjalide kasutamiseks praktilistes rakendustes on oluline, et saadud komposiitmaterjale oleks võimalikult lihtne vormida väga erineva geomeetrilise kujuga struktuurideks (pinnakatted, fiibrid, monoliidid, jne.). Käesoleva töö eesmärgiks oli seatud sool-geel meetodil valmistatud oksiidsete mikro- ja nanostruktuuride moodustumise mehhanismide uurimine, sellistesse struktuuridesse süsiniknanotorude viimise metoodika väljatöötamine ning saadud struktuursete komposiitmaterjalide omaduste uurimine. Sool-geel meetodil saadavate geelstruktuuride moodustumist mõjutavad kõige enam kasutatava sooli viskoossus ja reoloogilised parameetrid. Sooli viskoossus sõltub omakorda temas sisalduvate osakeste mõõtmetest ning omadustest. Erinevaid mõõtemeetodeid kasutades leiti, et termiliselt töödeldud ning hüdrolüüsitud alkoksiidide soolid sisaldasid keskmiselt 4 nanomeetrit pikki ja 2 nanomeetrilise läbimõõduga piklike osakesi. Metallialkoksiidide ja neist valmistatud soolide reoloogilised mõõtmised näitasid, et need käituvad nagu tüüpilised anomaalviskoossusega vedelikud. Süsiniknanotorude lisamisel metallialkoksiidide soolidesse vähenes materjali viskoossus. Käesoleva doktoritöö käigus töötati välja mitu meetodit erinevate struktuuride valmistamiseks viskoossetest metallialkoksiidide soolidest. Näidati, et on võimalik valmistada fiibreid pikkuse ja diameetri suhtega kuni 10 000 ning minimaalse diameetriga 200 nanomeetrit. Demonstreeriti, et lähteaine ning ümbritseva keskkonna omadusi optimeerides ja metalli alkoksiidist tõmmatud joa katkemist ära kasutades on võimalik valmistada väga väikese tipuraadiusega oksiidseid teravike. Samuti näidati, et kasutades nn. modifitseeritud määrimismeetodit, on kõrge viskoossusega lähtematerjalidest võimalik valmistada struktuurseid kilesid ja/või siledaid kilesid paksusega kuni mõni mikromeeter. Lisaks eelnevale demonstreeriti, et materjali joaks tõmbamine orienteerib nanotorusid tõmbamise suunas. Kõige parema elektrijuhtivusega (10 S/m) olid materjalid, millesse oli lisatud 1 massi % süsiniknanotorusid. Demonstreeritud meetod süsiniknanotorudega dopeeritud komposiitmaterjalide valmistamiseks võimaldab formeerida väga erineva geomeetriaga struktuure väga erinevate metallide oksiididest. Integration of two naturally very different classes of materials to bring out their best properties, while “cancelling” their worst ones, to make a better material is one of the main challenges of modern material science. The thesis deals with the synthesis and characterization of composite materials based on metal oxides and carbon nanotubes. The goal of this dissertation was to study formation mechanisms of oxide nano- and microstructures from metal alkoxides by sol-gel methods, and to search for ways to increase their electrical properties by doping with carbon nanotubes. Viscosity and rheological…