consultati documentul in format PDF

download consultati documentul in format PDF

of 17

  • date post

    29-Jan-2017
  • Category

    Documents

  • view

    230
  • download

    0

Embed Size (px)

Transcript of consultati documentul in format PDF

  • Etapa 4: Elaborarea tehnologiei bazate pe nanomateriale adecvate pentru restaurare i conservare preventiv a

    bisericii de creta. Crearea unei companii start-up, mpreun cu partenerii din consoriu, care pot realiza

    transferul de tehnologie i a cadrului 3D de Turism Virtual la alte site-uri arheologice i a monumentelor de

    arhitectur din Romnia. Difuzarea rezultatelor

    Activitatea 4.1. Documentare, prelevarea de probe i caracterizarea obiectelor prevzute in procesul de testare i

    demonstrare

    Proceduri operationale standard validate in-house pentru tehnologiile platforma i aplicarea lor la suprafata obiectelor.

    Activitatea 4.2. Initierea transferului nanotehnologiei dezvoltate si 3D la alte monumente de arhitectura din

    Romnia.

    Initierea nanotehnologiei dezvoltate la alte monumente de arhitectura din Romnia. Promovarea on-line a monumentului Basarabi.

    1. Introducere n ultimii ani diverse materiale au fost aplicate pentru restaurarea i conservarea operelor de art.

    Experiena n sinteza i caracterizarea nanoparticulelor au fost combinate cu experienta in domeniul materialelor de conservare (durabile i estetice), i cu investigaiile fizico-chimice aplicate diverselor artefacte din patrimoniul cultural.

    In aceast etap, nanomaterialele din seria hidroxiapatitei (HAp), caracterizarea acesteia si aplicatiile acesteia pe suprafete de creta vor fi prezentate comparativ. Teste de mbtrnire artificial au fost verificate spre a demonstra efectele pozitive ale nanoparticulelor pe eantioane de piatr tratate cu aceste nanomateriale.

    In prezent nenumrate monumente de patrimoniu cultural sufer de procese de mbatranire cu efecte finale de degradare, datorit proprietilor intrinseci ale materialelor dar i fenomenelor de deteriorare, influenate de condiiile de mediu, cum ar fi clima, poluarea, ageni biologici, i solicitrile mecanice. n scopul ncetinirii acestor procese de degradare, este necesar s se efectueze intervenii conservatoare, care constau n restaurarea i tratamente preventive. Pn n prezent, tiina conservrii este axat pe compusi chimici, n general polimeri i copolimeri, capabili s consolideze i s protejeze substratul artistic (acoperiri, adezivi rezisteni la apa si biocide). n zilele noastre aplicarea nanomaterialelor i nanotehnologiilor permit mbuntirea proprietilor produselor comerciale tradiionale.

    n cadrul ICECHIM exista expertiza de diagnostic avansat i instrumente adecvate [Microscopie Electronic cu scanning (SEM), microscopie electronic cu transmisie (TEM), Microscopie optic (OM), difracie de raze X (XRD), spectroscopia in infrarosu cu transformata Fourier (FT-IR), fluorescen de raze X (XRF), Termogravimetrie (TG), Analize termice difereniale (TDA), spectroscopie Raman, pentru a explora caracteristicile de suprafa ale nanomaterialelor. Toate aceste abiliti i capaciti de caracterizare sunt conjugate cu capabiliti de sintez ale nanopulberilor din acest studiu.

    Pulberile nanometrice sunt obinute prin metode convenionale i neconvenionale, cum ar fi prin precipitare din ap, sau prin metode mecanochimice [1]. Experienta s-a demonstrat prin analiza de fresce, picturi murale, mozaicuri, bronzuri, mortare si pietre - crete [2-4]. Pentru a evalua compatibilitatea i durabilitatea materialelor de conservare i metodologia de aplicare, am realizat analize de diagnosticare pe materiale de patrimoniu cultural, precum i comparaii ale metodologiilor i materialelor n funcie de parametrii de mediu diferite (temperatur, umiditate, lumina solar).

    Elaborarea tehnologiei bazate pe nanomateriale adecvate pentru restaurare i conservare preventiv a bisericii

    de creta. Sinteza nanoparticulelor de hidroxiapatit

    Cercetarea are ca scop dezvoltarea de hidroxiapatit ca nou consolidant propus n 2011, ce este n stare s ptrund adnc n piatr i s produc mbuntiri semnificative ale proprietilor mecanice, fr obturarea porilor i modificarea proprietilor de transport n piatr. Totodata, se evalueaz performana de consolidare i / sau protejare pe baza caracteristicilor microstructurale a piatrei. Cercetarea are ca scop

  • identificarea cauzelor de degradare a materialelor i proiectarea metodelor eficiente i durabile de restaurare.

    n literatura de specialitate exist multe abordri a sintezei HAp folosindu-se cteva metode ce includ

    metoda chimic umed, metoda n soluii apoase, metoda sol-gel, metoda iradierii cu microunde, metoda ngherii uscate, metoda mecanochimic, metoda emulsiei, metoda spreierii, metoda precursorului de hidroliz [4,5]. Prin toate aceste metode s-au obinut hidroxiapatite cu diferite morfologii, stoichiometrii i nivele de cristalinitate, depinznd de tehnica de sintez. Modificarea acestor metode clasice (precipitarea, hidroliza precipitatului n prezen de uree) sau diferite tehnici alternative de sintez a hidroxiapatitei cu o anumit morfologie, stoichiometrie, nivel de cristalinitate, cu substitueni ionici, sunt cerute pentru o aplicaie anume [6]. Alte tehnici importante de preparare a HAp sunt precipitarea apoas i conversia din ali compui de calciu.

    Precipitarea apoas este cel mai des realizat prin: - reacia dintre o sare de calciu i un fosfat alcalin, sau - reacia dintre hidroxid sau carbonat de calciu i acid fosforic [7, 8].

    n acest studiu, HAp s-a obinut pe calea metodei chimice de precipitare modificat i substana sintetizat a fost analizat prin tehnicile spectrale: microscopia de for atomic (AFM), microscopia electronic cu scanare (SEM), difracia de raze X (XRD) i spectroscopia n infrarou cu transformat Fourier (FTIR).

    Ca reactivi de sintez s-au folosit: azotatul de calciu tetrahidrat, Ca(NO3)2 4H2O i fosfatul dibazic de amoniu (NH4)2 HPO4 , care n prealabil s-au dizolvat fiecare n ap deionizat. Apoi s-a adugat n pictur soluia de Ca(NO3)2 4H2O peste soluia de (NH4)2 HPO4 , care s-a agitat energic la temperatura camerei, pentru aproximativ 1 h, pn s-a obinut un precipitat lptos i oarecum gelatinos i s-a mai agitat pentru nc 1 h, pentru a mri viteza de reacie i a omogeniza amestecul. Amestecul s-a sintetizat la 100 oC timp de 24 h. Apoi precipitatul a fost splat i filtrat pe un filtru de sticl. Dup filtrare, turta compact i lipicioas s-a uscat la 80 oC ntr-o etuv. Apoi pulberea uscat s-a mrunit ntr-un mojar, iar apoi s-a calcinat ntr-un creuzet de alumin timp de 4 h [9].

    n figura 1 se prezint paii de obinere a HAp pulbere prin procedeul pe cale umed, modificat.

    Figura 1. Calea de precipitare chimic umed, pentru prepararea pulberii de HAp

  • Tabel 1. Condiiile de sintez pentru HA

    Metoda Prob Temperatur de calcinare

    (oC)

    Concentraia reactanilor Ca(NO3)2 4H2O : (NH4)2 HPO4

    (mol) Reflux dup amestecare

    HA1 800 0,1 : 0,06

    Reflux dup amestecare

    HA2 1000 0,1 : 0,06

    Reflux dup amestecare

    HA3 1200 0,1 : 0,06

    Caracterizarea fizico-chimic a nanoparticulelor de hidroxiapatit sintetizate

    Aparatura folosit pentru caracterizarea HA sintetizat a fost format din: Spectrofotometru Perkin

    Elmer SPECTRUM GX, cu detector TDS (sulfat de triglicin deuterat) cu beam splitter de KBr, cu rezoluia de 4 cm-1 , cu 32 de scanri, operat att n transmisie ct i cu dispozitiv ATR (reflexie total atenuat).

    Difractometru DRON 2, operat n domeniul de la 3o 2 la 70o 2 , folosindu-se radiaia caracteristic Cu-K a cuprului la lungimea de und = 0,15405945 nm, la o vitez de scanare de 0,030o 2/min, la o tensiune de 40 kV i o intensitate de 30 mA.

    Microscop electronic de baleiaj (SEM) Quanta 200, cu magnificare de 100.000x, opernd la 20 kV. Microscop de for atomic (AFM) Flex AFM, Easy Scan 2, opernd n modul cu contact intermitent. Spectrele FTIR ale hidroxiapatitelor sintetizate au pus n eviden existena benzilor de absorbie

    specifice: la 3573 3570 cm-1 un pic ascuit corespunztor vibraiei OH de ntindere, la 3432 cm-1 un pic mai larg corespunztor vibraiei OH din apa de hidratare, la 1632-1629 cm-1 un pic corespunztor vibraiei OH din apa adsorbit, la 1090 cm-1, 1050-1044 cm-1, 961-962 cm-1, 600-601 cm-1 i 571 cm-1 picuri corespunztoare vibraiei gruprii PO43- i la 632 cm-1 un pic corespunztor vibraiei OH de ndoire.

    La numrul de und 2003 cm-1 apare un pic splitat, multiplu, corespunztor CO2 adsorbit din atmosfer, ca n grupul de spectre FTIR din Figura 2 a,b,c,d

    Figura 2 a. Spectru FTIR pentru HA1, calcinat la 800oC

    4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0

    70.8

    72

    74

    76

    78

    80

    82

    84

    86

    88

    90

    92

    94

    96

    98

    100

    102

    104

    106

    HA 1

    3571.793431.56

    2003.04

    1631.61

    1089.46

    1044.23

    961.21 631.90

    600.44

    571.40

    %T

    Wavenumber cm-1

  • Figura 2 b. Spectru FTIR pentru HA2, calcinat la 1000oC

    Figura 12 c. Spectru FTIR pentru HA3, calcinat la 1200oC

    4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0

    21.6

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    70

    75

    80

    85

    90

    95

    %T

    HA 2

    3572.60

    3443.90

    2003.36

    1090.21

    1050.10

    961.55

    631.90

    601.63 570.99

    474.52

    Wavenumber cm-1

    4000.0 3600 3200 2800 2400 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400.0

    13.1

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    70

    75

    80

    85

    90

    %T

    HA 3

    3572.57

    3438.94

    2003.52

    1625.05

    1090.24

    1050.73

    961.74

    631.95

    601.90

    571.33

    474.43

    Wavenumber cm-1

  • Figura 2 d. Spec