TTÜ keemikud leiutasid uudsed aerogeelid


04.05.2017       FirstName_1117016 LastName_1117016

Viimased kolm aastat on TTÜ keemia ja biotehnoloogia instituudi juhtivteadur Mihkel Koeli uurimisrühm personaalse uurimistoetuse (PUT, ehk riiklik rahastustoetus võimekamatele teadusprojektidele) abil uurinud aerogeele.
„Aerogeel kui materjal leiutati möödunud sajandi 30ndatel aastatel, kuid oma kasutusalast võidukäiku on ta hoogustamas just viimastel aastatel“, selgitab uurimisrühma juht Mihkel Koel.
Aerogeel on oma olemuselt väga väikese tihedusega, poorne ja madala soojusjuhtivusega materjal, mida saadakse geelist, kui seal asendada vedelik gaasiga. Eriti oluline aerogeeli valmistamise juures on kuivatusprotsess, mille käigus peab aine struktuur jääma muutumatuks.
Seni tuntuim aerogeeli valmistusaine on ränioksiid, kuid kasutatakse ka süsinikku, metallide oksiide ning muid anorgaanilisi ja orgaanilisi ühendeid. Räniaerogeeli, kui aerogeelide kõige levinumat alaliiki, kasutatakse tema erakordselt madala soojusjuhtivuse tõttu laialdaselt nii soojus- kui ka heliisolatsiooni materjalides. Räniaerogeeli tootmise miinuseks on aga kulukus ja tekkinud materjali habras struktuur.

Juhtivteadur Mihkel Koeli uurimisrühm jõudis oma uurimistöös kohaliku toormeni – nimelt katsetasid nad aerogeelide tootmist Kohtla-Järve õlitehastest pärit põlevkivifenoolidest ning katsetuste tulemusena saadi unikaalne orgaaniline aerogeel.

"Orgaanilist aerogeeli saab kasutada eelkõige adsorbendina – st materjalina, mis imab endasse kahjulikke aineid ning on seega edukalt rakendatav näiteks looduskeskkonna saasteainetest puhastamisel“, selgitab Koel. Virumaa kolledžis hiljuti kaitstud magistritöö tulemused lubavad kinnitada, et selline orgaaniline aerogeel toimib umbes 20% tõhusamalt siiani kasutatavatest adsorbentidest.
Mihkel Koel: „Selle teadusprojekti puhul pöörasime tähelepanu ka orgaanilisest aerogeelist saadavale süsiaerogeelile. Süsiaerogeel on teiste süsimaterjalidega võrreldes homogeensem ja veelgi poorsem ning suuremapindsem. Tema ühtlane struktuur annab suure eelise kasutamaks teda katalüsaatorina ning ta on tunduvalt odavam senikasutatud ja väärismetallidega rikastatud süsikatalüsaatoritest.“
Süsiaerogeelist valmistatud materjalide ja katalüsaatorite kasutusvaldkond ulatub patareidest ja kütuseelementidest kuni elastsete sensoriteni.

„2014. aastal oma uurimisprojekti alustades seadsime eesmärgiks leida uusi, just analüütilises keemias kasutatavaid materjale. See eesmärk sai ka täidetud – töötasime välja uudse orgaanilise aerogeeli ja süsiaerogeeli. Meie head tulemused koostööst TÜ elektrokeemikutega süsikatalüsaatorite vallas on äratanud ka keskkonnatehnoloogide huvi nende materjalide vastu. Neid loodetakse kasutada heitvee puhastamisel ravimijääkidest, millega senised puhastusmeetodid enam hästi hakkama ei saa“, lisab Mihkel Koel.

Lisainfo: TTÜ keemia ja biotehnoloogia instituudi juhtivteadur Mihkel Koel, mihkel.koel@ttu.ee

Kersti Vähi, TTÜ teadusosakond