Doktorska disertacija - Prirodno

1. Uvod
Razvoj novih tehnologija je gotovo uvek neraskidivo povezan sa dobijanjem novih
materijala. Koliki j e z n a a j m a t e r i zj a l ap
r o s p e r i t e t o v e a nssvt evda o e i v e l i k e d r u š t v e n e i
kulturne promene koje su bile podstaknute ili uslovljene dobijanjem novih materijala. Tako,
na prim e r , i t a v a r a z d o b l j a u i os vt eo r ai nj si t v a s u n a z i v a n a p o m a t e r i j a l u k o j i j e o b e l e ž i o t u
epohu (npr. kameno, bronzano i gvozdeno doba u praistoriji itd.), dok je u modernom
društvu dobijanje p o l u p r o v o d n i k a o m o g u i l o p r o i z v o d n j u m i k r o i p o v a i r. aNa u n a r a
s a v r e m e n o m n i v o u r a z v o j a n a u k e o m a t e r i j a l i m a , m o g u e j e k o n t r o l i s a n i m p o s t u p k o m
dobijanja napraviti m a t e r i j a l s a t a n o d e f i n i s a n i m k a r a k t e r i s t i k a m a . O v a k v a m o g u n o s t d a s e
predvide i projekt u j u o d g o v a r a j u e ž e l j e n e k a r a k t e r i s t i k e m a t e r i j a l a , r e z u l t o v a l a j e p o j a
novih poluprovodnika, superprovodnika, polimera, raznih kompozitnih i drugih materijala,
b e z k o j i h s a v r e m e n i n a i n ž i v o t a n e b i b i o z a m i s l i v . Z n a a j n o m e s t o m ea đ u m a t e r i j a l
zauzimaju tzv. nanomaterijali koji, zbog svoje strukture na nanometarskom nivou, pokazuju
s p e c i f i n e k a r a k t e r i s t i k e , š tnezamenljivim o i h i n i u r a z l i i t i m o b l a sprimene, t i m a a sve više i
u p r e i š a v a n j u v o d a i o u v a n j u , o d n o s n o z a š t i t i ž i v(Savage o t n e s i r Diallo, e d i n e 2005; Simon
i sar., 2011). Poslednjih godina veliku pažnju n a u n i k a p r i v l a e i k o m p o z i t n i m a t e r i j a l i . U s l e d
svog višefaznog h e t e r o g e n o g s a s t a v a , k o j i u k l j u u j e d v e i l i v i š e h e m i j s k i r a z n o r o d
komponene i faze, kompoziti poseduju bolja svojstva od s a m i h p o j e d i n a n i h k o m p o n e n t i
(Mileiko, 1997; De Bors i Sadowski, 2008; Daniel i sar., 2009). Njihova upotreba postaje sve
e š a u k o n s t r u k c i j i s a t e l i t a , r a k e t a , h e l i k o p t e r a , k o s m i k i h l e t e l i c a , n o s e i h k o n s
automobila, sportskih rekvizita, plovnih objekata, mašinskih delova, kao i za razne druge
s p e c i f i n e n a m e n e .
S o b z i r o m d a j e s v a k i m a t e r i j a l k o n a n i h d i m e n z i j a , o n i m a i o d r e đ e n u p o v r š i n u k o j
odvaja od okolnih faza. Prisustvo nekompenzovanih valentnih veza na površini uzrokuje da
ona ispol j a v a k v a l i t a t i v n o d r u g a i j a h e m i j s k a svojstva i f i z iod konih a koje poseduje materijal
u s v o j o j u n u t r a š n j o s t i . O s i m t o g a , p o s t o j a n j e s o p s t v e n e i p r i m e s n e n e u r e đ e n o s t i u k r i s
materijalima dovodi do stvaranja diskretnih ili trakastih nivoa u zabranjenoj zoni ( P u r e n o v i , «
1994). Razmenom elektrona iz valentne ili provodne zone sa površinskim zonama donorsko-
akceptorskog tipa, javlja se velika aktivnost površine i primetna elektronska provodljivost
v r s t i h t e l a , k o j a i n a e i m a j u š i r o k u z a b r a n j e n u z o n u . P o s e b a n z n a a j i m a j u g r a n i n e
i z m e đ u a m o r f n i h i k r i s t a l n i h o b l a s t i u m a t e r i j a l u , n a k o j i m a s e o d v i j a j u p r o c e s i r
elektrona. Stoga, površina materijala predstavlja “arenu” gde se dešavaju brojni elektronsko-
jonski procesi, adsorpcija, kataliza, kiselinsko-bazne reakcije itd. Postojanje ovako
raznovrsnih interakcija površinskih centara sa drugim jonima, atomima, molekulima ili
k o l o i d n i m e s t i c a m a o t v a r a m o g u n o s t d a s e o d r e đ e n i m p o s t u p c i m a d o b i j u m a t e r i j a l i s a v r
razvijenom i aktivnom površinom, sa c i l j e m d a s e l e k t i v n o i l i n e s e l e k t i v n o u k l a n j a j u o d r e đ e n e
hemijske vrste iz vodenih sistema. Izazivanje razvijene i reaktivne površine sa velikim brojem
c e n t a r a j e o d v e l i k o g z n a a j a k o d d o b i j a n j a k a t a l i z a t o r a , a d s o r b e n a s a , r e a k t i v n i h m e m
2