Kompozitni hidrogeli TEMPO modificirane nanoceluloze z dodatkom grafenaSkubic, Luka (Avtor) Šebenik, Urška (Mentor) HidrogeliTEMPO oksidirana nanocelulozamodificiran grafenreologijaHidrogeli so pametni materiali, ki so v zadnji letih dobili veliko pozornosti zaradi svojih lastnosti, kot so odzivanje na zunanje dražljaje, obstojnost, sposobnosti absorpcije, relativno visok elastični modul. Dandanes so izrednega pomena predvsem biorazgradljivi hidrogeli s širokim področjem uporabe. Tak primer so hidrogeli iz nanoceluloze. Hidrogele iz celuloznih nanovlaken ali nanokristalov se uporablja v senzoriki, kot sisteme za dostavo zdravil, dodatke v higienski in prehrambni industriji. Pomembni področji uporabe sta predvsem farmacija in medicina. Dodatki, kot so ogljikove nanocevke ali grafen se uporabljajo za izboljšanje lastnosti hidrogelov za specifično uporabo. Reološke lastnosti hidrogelov določujemo s pomočjo reometra, naprave, s katero merimo reološke parametre preiskovanega vzorca, kot so viskoznost, elastični modul in viskozni modul. V magistrski nalogi sem preučeval hidrogele iz TEMPO modificiranih celuloznih nanovlaken (CNF). Raziskoval sem reološke lastnosti hidrogelov TEMPO CNF z dodanimi tremi različnimi vrstami grafenskih nanoploščic. Uporabil sem nemodificiran grafen, grafen modificiran z amino skupinami in grafen modificiran s karboksilnimi skupinami. Določil sem vpliv staranja in vpliv deleža posameznega grafena na reološke lastnosti TEMPO CNF hidrogelov. Ugotovil sem, da se hidrogelom TEMPO CNF s časom povečuje viskoznost in narašča elastični modul kot posledica spreminjanja mikrostrukture hidrogelov, urejanja celuloznih verig s časom in tvorba vodikovih in van der Waalsovih vezi v hidrogelu. Zelo majhno razliko sem opazil pri rezultatih reoloških meritev pri preučevanju vpliva deleža grafena. S konduktometrično titracijo sem pokazal, da je bila koncentracija amino in karboksilnih skupin na modificiranih grafenih nizka, grafen modificiran s karboksilno skupino je vseboval 0,042-0,045 mmol/g -COOH skupine, grafen modificiran z amino skupino pa 0,979 mmol/g -NH_2 skupine. Opazil sem povišanje viskoznosti z višjo vsebnostjo posameznega grafena kot posledica višjega deleža nezvezne faze v suspenzijah. Dodatno sem preučil še vpliv pH vrednosti na reološke lastnosti hidrogelov TEMPO CNF. Ugotovil sem opazno višje vrednosti viskoznosti in elastičnega ter viskoznega modula pri hidrogelih s pH = 3. Možen razlog za to je izločanje vode, zmanjšanja odboja med polimernimi verigami in aglomeracija le teh zaradi prevladovanja van der Waalsovih vezi med verigami. Pri suspenzijah TEMPO CNF s pH = 11 sprememb v reoloških lastnosti nisem opazil. Reološke meritve so pokazale podobne rezultate kot pri pH = 7. Pri raziskovanju sem tako uspel določiti vpliv staranja, vpliv različno modificiranih grafenov in pH vrednosti na reološke lastnosti TEMPO CNF hidrogelov. Upam, da bo moje delo pripomoglo k nadaljnemu raziskovanju kompozitnih hidrogelov na osnovi TEMPO CNF in uporabi le-teh v novih aplikacijah.20212021-07-05 13:10:00Magistrsko delo/naloga128178sl