Szegedi Tudományegyetem Ahol tudás és szándék találkozik

Tudásportál  --  Tudásportál  --  Tudomány és Innováció
Elektromosságot vezető polimerekből hibrid anyagok készülnek Szegeden - A XXI. század „műanyag fémei”

Nem „fából vaskarika”, mert létezik: a szigetelőként használt műanyagok új típusa, amely vezeti az elektromosságot. A hibrid anyagokkal új anyagokat szeretne előállítani, illetve új energiaforrás hasznosításán dolgozik Visy Csaba professzor és csoportja.

 

0514_Visy_Cs
Visy Csaba diákkora tankönyvével. A tudós a jövő alapanyagait, energiaforrását kutatja. Fotó: Schmidt Andrea
– Az elektromosan vezető polimereket összekombináljuk egyéb anyagokkal. Olyanokkal, amelyek más tulajdonságuk miatt fontosak lehetnek. Az így kapott összetett anyagok magukban hordozzák az elektród és ennek a másik anyagnak a hasznosítható – fotokatalitikus, termoelektromos, biokatalitikus – tulajdonságát. A vezető polimerekbe általában már a készítés során nanorészecske méretű fémeket, fém-oxidokat vagy biológiailag aktív anyagokat építünk be, s ezek szolgáltatják a többlettulajdonságot – magyarázza Visy Csaba professzor, hogyan és miért dolgoznak a Szegedi Tudományegyetem Természettudományi és Informatikai Kara Kémiai Tanszékcsoport Fizikai Kémiai és Anyagtudományi Tanszékén.

Az oxigén redukciójában nagy hatékonysággal részt vevő elektródot készített a Visy-csoport. Ez az oxigénkatód a tüzelőanyag-elemek egyik leggyakoribb változatában kap szerepet. Hibrid anyagaik biotechnológiai alkalmazásával is foglalkozik a Visy-csoport. Például léteznek olyan hidrogenáz enzimek, amelyeket arra lehet sarkallni, hogy termeljenek hidrogént – a legtisztább energiaforrást. De analitikai célra használható kompozit elektródot is csináltak, ez a vízben oldott oxigén kimutatására és mérésére alkalmas. Egy másik változat a hidrogén-peroxid mérését teszi lehetővé, ami azért is újdonság, mert az ilyen szenzor oxigén jelenlétében korábban nem működött. Harmadik kutatási irányuk a napelemeket célozza. Fontos, hogy két – az úgynevezett p és n típusú – komponens legyen az eszközben, ugyanis a fény hatására elektron és „lyuk” keletkezik. Ám ha ezek egymás közelében maradnak, újra egyesülnek, és nem hasznosítható kellő hatékonysággal a napenergia. E probléma megoldására Visy Csabának – amerikai együttműködéssel – sikerült olyan összetett elektródot fejlesztenie, amely titán-dioxid nanocső köteg és vezető polimer kombinációja. Erről a hibrid anyagról kiderült: míg a titán-dioxid csak a Nap ultraibolya-sugarait tudja hasznosítani, addig ez a vezető polimer kiterjeszti a látható tartományba is a napfény elnyelését, ezáltal a napfény sokkal nagyobb hányadát lehet felhasználni. Ezeket az elgondolásokat a szakma legrangosabb folyóirataiban publikálják, illetve diákköri konferencián mutatják be a kutatásba bekapcsolódott hallgatók. Hárman közülük két hete az országos fórumon a fizikai kémia szekció négy díjából hármat nyertek el.

– Az alaptudományokat az elmúlt évszázadok során kiismerte az emberiség. Ma már csak több tudományterület összekombinálásával lehet hatékony, új dolgokat felfedezni – véli Visy Csaba, aki a hatékony együttműködésben hisz. Csoportja a szegedi egyetemen belül együtt dolgozik például az anyagtudományok, az alkalmazott kémia művelőivel. Külföldi kapcsolatai közül kiemeli a texasi Arlington Egyetemmel végzett közös munkát, amelyet volt tanítványa, a Marie Curie ösztöndíjat elnyert Janáky Csaba végez majd az Államokban. A Saint-Étienne-i Egyetemmel ilyen hibridek mikrohullámú elnyelését vizsgálják. Tanítványaival együtt dolgozik a turkui egyetemmel – 1988 óta folyamatosan.

Vezető polimerek. Szigetelő tulajdonságukról ismertek a műanyagok, vagyis az olyan mesterségesen létrehozott polimerek, mint például a PVC, a bakelit. Ám 1977 óta léteznek olyan makromolekulák is, amelyek vezetik az elektromosságot. Ezért a felfedezésért, vagyis a vezető polimerek felfedezéséért és kidolgozásáért nyerte el a 2000. évi kémiai Nobel-díjat Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid és Hideki Shirakawa – ad tudománytörténeti hátteret kutatásainak Visy Csaba professzor, aki 1989 óta ismeri a tudós felfedezőket. Az ötlet hasznosítására pedig példaként említi az intelligens üveget, amely a fény hatására besötétül, vagy a korrózióellenes bevonatot, az úgynevezett LED-tévét. Ám a vezető polimer anyagok hasznosíthatósági lehetőségeit még nem merítette ki az emberiség.

 

Ötletből szabadalom

A kutatómunka eredménye a szabadalom – Visy Csaba esetében a B12-vitamint tartalmazó elektródé és a vér húgysavszintjének a mérésére alkalmas eszközé. Ám újabb és újabb ötlet ad új lendületet az új tudományos eredményhez, ami akár egy új energiaforrás gazdaságos hasznosítása is lehet. Visy Csaba három fő irányban kutat: a napenergia, az úgynevezett hulladék hő-, illetve a geotermikus energia hasznosításától, valamint a folyamatos üzemmódú elektrokémiai áramforrások, a tüzelőanyag-elemek vizsgálatától remél eredményt.

 

A bakelit elsősége

Polimernek nevezzük az ismétlődő egységekből, azaz monomerekből felépülő nagyméretű molekulákat, amelyekben az egységeket kémiai kötések kapcsolják össze. Természetes polimerként ismert például a fehérje, a cellulóz – ezek az élettel együtt keletkeztek. Természetes alapú, de az emberi beavatkozással született mesterséges anyag például a viszkóz. A természetben nem előforduló, mesterségesen létrehozott vegyületekből szintetizált polimerek, vagyis a műanyagok közül az első az 1905-ben született bakelit, de hasonlóképpen közismert a nejlon vagy a polietilén.

Újszászi Ilona

forrás: délmagyar.hu

 

 

 

 

 uszt_logo_rgb Infoblokk3_ESZA_egyes