A titanát nanoszerkezetek hasznosíthatósága
A titanát nanocsövek a nanotechnológiában jól ismert hidrotermális átkristályosítással állíthatók elő. A nanocsövek átmérője a hajszál vastagságának ezredrésze, míg hosszuk egy tipikus baktérium tizedrészére tehető. Ezek az apró csövecskék nem zártak, egy néhány atomi rétegből álló felcsavart szőnyegre hasonlítanak (1.a és 1.b képek).
A sajátos anyagi felépítés, kicsiny méret, az ebből adódó viszonylagosan nagy fajlagos felület és az egydimenziós struktúra miatt töltőanyagként történő adagolással speciális műanyag kompozitok készíthetők. Számos titanát nanoszerkezet – műanyag (pl. nagysűrűségű polietilén, polisztirol, termoplasztikus poliuretán, epoxigyanták) nanokompozit esetében szakító- és húzószilárdság, kopásállóság, illetve Young modulusz növekedést eredményeztek a titanát nanoszerkezetek. A mechanikai tulajdonságok mellett a titanát nanoszerkezetek égésgátló és antisztatikus hatásúak.
Speciális módosításokkal úgynevezett szuperhidrofób anyagok hozhatók létre. Ezek hasonlóan működnek, mint a lótuszvirágok levelei (lótuszeffektus).
Ezt a tulajdonságot kihasználva tisztítják magukat a lótuszvirágok. A levélre kerülő vízcseppek leperegnek a felszínről, miközben összeszedik az odatapadt piszokszemcséket. A speciálisan módosított titanát nanocsövekkel különböző víz- és koszlepergető anyagok, felszínek, borítások alakíthatók ki (2. kép). A hidrofób hatású nanocsövek az egyes műanyagokban történő könnyebb eloszlatást is segítik.
A kémiai szerkezetből adódó kitűnő fényvisszaverő képesség és fehér szín, illetve az egydimenziós kialakításnak köszönhető magasabb fedőképesség minőségi festékeket eredményez. A magas fedőképesség antimikrobiális, szuperhidrofób vagy akár a fotokatalitikus tulajdonságokkal is kombinálható, így baktérium-, gombaölő és öntisztuló festékek készíthetők.
A legelterjedtebben használatos, kőolaj alapú energiatermelés gazdasági és környezeti problémáinak egyik lehetséges megoldása a Nap energiájának felhasználása.
A titanát nanocsövekkel megoldható a napenergia elektromos energiává alakítása, azaz fotoelektromos cellák készítése. Emellett a félvezető tulajdonságok különböző szenzorok (pl. a gépjárművekben használatos lambda-szonda), katalizátorok kialakítását teszik lehetővé. A napsugárzással történő gerjesztéssel különböző káros szennyezők lebontása is megoldható, ezért azok vizek vagy légterek tisztítására is alkalmasak lehetnek, de elképzelhető öntisztuló felületek kialakítása is. Emellett bizonyos körülmények között képes a vízből történő H2-gáz fejlesztésére is, mely szintén az ígéretes alternatív energiaforrások egyike.
A felszíni kémiának és a réteges szerkezetnek köszönhetően sajátos ioncserélő tulajdonságúak a titanát nanocsövek. E tulajdonságot kiaknázva vizek lágyítása vagy akár más, nemkívánatos ionok (pl. nehézfémionok) eltávolítása is lehetséges.•