Oxyde de titane (TiO 2 ) les nanofibres peuvent avoir diverses applications, comme dans les catalyseurs et les filtres. Quand TiO 2 est excité par la lumière ultraviolette, il dégrade la matière organique. D'où, TiO 2 peut être appliqué pour filtrer les eaux usées en vue de leur réutilisation, par exemple.

Une nouvelle méthode de fabrication de ces fibres a été développée au Brésil par Rodrigo Savio Pessoa et Bruno Manzolli Rodrigues, des chercheurs du Laboratoire de plasma et de procédés de l'Institut de technologie aéronautique (LPP-ITA) et de l'Institut des sciences et technologies de l'Universidade Brasil (ICT-UB), dans le cadre d'un projet soutenu par la Fondation de recherche de São Paulo—FAPESP. Un article sur le sujet a été publié dans Matériaux aujourd'hui :Actes .

"La technique que nous avons utilisée s'appelle le dépôt de couche atomique. Elle favorise la croissance du matériau couche par couche, voire molécule par molécule, " a dit Pessoa.

Dans l'étude, TiO 2 a été déposé sur des nanofibres de PBAT (poly (butylène adipate-co-téréphtalate)), un biopolymère qui se dégrade rapidement dans la nature, contrairement au PET (polyéthylène téréphtalate), qui reste intacte pendant des décennies.

La première étape consistait à produire une membrane de nanofibres PBAT, qui a été fait par électrofilage, une technique similaire à celle utilisée pour faire de la barbe à papa, mais impliquant une procédure électrostatique.

"Une solution PBAT a été électrofilée pour produire des nanofibres ultrafines de quelques centaines de nanomètres d'épaisseur seulement. Ces fibres constituaient la feuille utilisée comme substrat, ", a déclaré Pessoa.

L'étape suivante consistait à enrober chaque fibre de TiO 2 . "Le dépôt de couche atomique utilise des précurseurs du matériau d'intérêt produit à partir de gaz ou de liquide qui s'évapore rapidement par basse pression. Dans ce cas, nous avons utilisé du tétrachlorure de titane (TiCl 4 ) et de l'eau (H 2 O) comme précurseurs. Cela a été fait dans une chambre à vide chauffée à 100 °C et 150 °C, " il expliqua.

Le TiCl 4 a été libéré par impulsions successives de 0,25 seconde. Lorsqu'il est libéré dans le vide, TiCl 4 s'évapore rapidement et réagit avec la surface des fibres, liaison aux radicaux hydroxyle (OH-) et aux radicaux oxygène (O 2 - ) présent dans le matériau.

Parce que TiCI4 ne réagit pas avec lui-même, l'impulsion initiale n'a rempli qu'une seule couche, qui a ensuite été oxydé à la vapeur. Hydrogène lié au chlore et oxygène lié au titane, former la première monocouche de TiO 2 .

Cette procédure a été répétée environ 1, 000 fois, construire le TiO 2 structure couche par couche. Pour retirer le substrat PBAT et libérer le TiO 2 nanotubes, le matériau a été chauffé à 900°C de manière contrôlée. Le résultat était une feuille de TiO 2 nanotubes d'une épaisseur d'environ 100 nanomètres.

"La technique de dépôt est basée sur des réactions de surface et permet donc d'obtenir un revêtement uniforme, recouvrir les fibres une à une. C'est relativement simple mais nécessite une automatisation pour que la quantité de matière et le temps de dispersion soient rigoureusement contrôlés, ", a déclaré Pessoa.

En tant que matériau de filtration, la feuille de TiO 2 Les nanotubes associent la vertu mécanique de bloquer les particules de taille supérieure à une taille spécifique à la vertu biochimique de générer des radicaux qui dégradent facilement la matière organique lorsqu'ils sont irradiés par la lumière UV. Parce que la feuille est faite de nanofibres, il a une grande surface, ce qui augmente considérablement la vitesse de réaction.