Superficies hidrofóbicas orgánicas-inorgánicas : aplicaciones en el área de energía

• Autores: Sosa, Mariana Daniela
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Negri, Ricardo Martín; D’Accorso, Norma Beatriz
• Materia: HIDROFOBICIDAD; SUPERFICIES; MEMBRANAS; ELECTRIFICACION POR CONTACTO; HYDROPHOBICITY; SURFACES; MEMBRANES; CONTACT ELECTRIFICATION
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Las superficies hidrofóbicas constituidas por sistemas híbridos orgánicos–inorgánicos son de interés por sus aplicaciones en el área de energía. En la presente tesis se prepararon y caracterizaron superficies hidrofóbicas que fueron aplicadas en dos casos de relevancia tecnológica: membranas superhidrofóbicas para separación de petróleo–agua y generación de electricidad por contacto con soluciones. En el caso de las membranas, su aplicación a escala industrial requiere que se satisfagan una serie de requisitos: es necesario que sean mecánicamente robustas para manipularlas sin afectar sus propiedades, deben ser resistentes a la alta dureza del agua y su fabricación debe ser simple, escalable y económicamente viable. Por lo tanto, el primer objetivo de la tesis fue la preparación y caracterización de membranas superhidrofóbicas para separación de petróleo–agua que puedan ser aplicadas a gran escala. Por otra parte, las superficies hidrofóbicas se relacionan con la capacidad de adquirir carga eléctrica en contacto con agua. El origen atómico–molecular de este proceso no había sido esclarecido antes del comienzo de la tesis. Con esta motivación, el segundo objetivo fue abordar en forma amplia el fenómeno de electrificación por contacto solución–polímero. Para ello se generó carga en sistemas hidrofóbicos en contacto con soluciones, se implementó un sistema para su detección, se generó corriente eléctrica y se propuso un modelo fisicoquímico para su interpretación. La comprensión del fenómeno a nivel molecular permitió diseñar nuevos materiales que presentan el fenómeno de electrificación por contacto.
Hydrophobic surfaces constituted by organic–inorganic hybrid systems are of interest for their applications in the energy area. In the present thesis, hydrophobic surfaces were prepared and characterized to be applied in two cases of technological relevance: superhydrophobic membranes for oil–water separation and power generation by contact with solutions. In the case of membranes, their application on an industrial scale requires a series of requirements to be fulfilled: they must be mechanically robust to be handled without affecting their properties, they must be resistant to high water hardness, and their fabrication must be simple, scalable and economically viable. Therefore, the first objective of the thesis was the preparation and characterization of superhydrophobic membranes for oil–water separation that can be applied on a large scale. On the other hand, hydrophobic surfaces are related to the ability to acquire electric charge in contact with water. The atomic–molecular origin of this process had not been elucidated before this thesis. With this motivation, the second objective was to broadly address the phenomenon of solution–polymer contact electrification. For this purpose, charge was generated in hydrophobic systems in contact with solutions, a system for its detection was implemented, electric current was generated and a physicochemical model was proposed for its interpretation. The understanding of the phenomenon at molecular level allowed the design of new materials that exhibit the contact electrification phenomenon.
Fil: Sosa, Mariana Daniela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.