Magyar Tudományos Akadémia Termoanalitikai Munkabizottsága

A munkabizottsági titkár címe:

MTA KK-AKI, Bp. II. Pusztaszeri út 59-67.  Levélcím:  1525 Budapest, Pf. 17

Telefon: 438-1148,  Fax:438-1147,  E-mail:

2005. november 18.

A termikus analízis helyzete és eredményei hazánkban

Melléklet az MTA Termoanalitikai Munkabizottságának 2005. évi beszámolójához

A termikus analízist hazánkban széles körben alkalmazzák mind új tudományos eredmények elérésére, mind pedig fejlesztési és innovációs munkák fontos eszközeként.  A jelen beszámoló természetesen nem adhat teljes áttekintést.  Elsősorban a munkabizottságunk munkájában aktívan résztvevők tevékenységét szeretnénk összefoglalni.

A BME Általános és Analitikai Kémiai tanszékén igen széles körben alkalmazzák a termikus analízist, néhány kiragadott példa:

• Vékonyrétegek porlasztásos pirolízises előállításához használandó prekurzor vegyületek (Cu(I), Sn(II), Zn(II)-tiokarbamid-komplexek, ill. TiO₂-szolok és xerogélek) termikus bomlásának vizsgálata, alternatív konstrukciójú napelemek fabrikálása kapcsán.
• Volfrám-porkohászati prekurzor vegyületek (ammómium paravolframát tetrahidrát, ammónium-volfrám-oxid-bronzok) termikus bontása, ill. termikus redukciója, szakadásmentes volfrámszál gyártása kapcsán.
• Szupramolekuláris vegyületek (koronaéter-komplexek, királis vegyületek diasztereomer sói és molekulavegyületei, ciklodextrin zárványkomplexek) előállítása és jellemzése;
• Gyógyszer hatóanyagok és segédanyagok vizsgálata (polimorfia, stabilitás, stb)

A BME Szervetlen Kémiai tanszékén koordinációs kovalens komplexek átfogó vizsgálatához alkalmaznak termikus analízist.

A BME Fizikai Kémia Tanszékén folyó termikus kutatások célja a stimulus reszponzív (korábban intelligens) gélek ingerindukált fázisátalakulásainak vizsgálata.

A BME Szerves Kémiai Technológia Tanszékén gyógyszertechnológiához, lángállóság növelésének technológiájához, csomagolástechnikához és membrántechnikához kapcsolódó termoanalitikai vizsgálatokat végeznek DSC, TG, DMA, mikro-TA-AFM, Cone-calorimeter, ill. termo-optikai/Raman-mikroszkóp alkalmazásával.

A BME Műanyag- és Gumiipari tanszéke, valamint velük szervezeti kapcsolatban az MTA KK Anyag és Környezetkémiai Intézetének Alkalmazott Polimer Fizikai-Kémiai Osztálya többek között a különböző technológiával előállított poliolefinek tulajdonságait, valamint a degradációs és stabilizálási folyamatokat tanulmányozza termoanalitikai módszerekkel.  Ipari fejlesztésekben stabilizátor rendszerek recepturáját dolgozzák ki és optimalizálják DSC és TG mérésekre támaszkodva. Elemzik a gócképzők hatását a polipropilén kristályosodására és a különböző kristálymódosulatok képződésére. Tanulmányozzák a többkomponensű polimer keverékekben az összeférhetőség és a tulajdonságok közötti összefüggéseket, továbbá az adalékok hatását a komponensek közötti összeférhetőségre DSC és TMA módszerekkel. Különböző szervetlen adalékanyagokat tartalmazó polimer rendszerekben (töltőanyag tartalmú kompozitok, nanaokompozitok) termoanalitikai módszerekkel vizsgálják a polimer fizikai tulajdonságainak változását az adalékok típusának és mennyiségének függvényében.

A Veszprémi Egyetem Analitikai Kémia Tanszékén szennyvízben lévő szerves szennyezők anódos oxidációval történő ártalmatlanítására alkalmas elektrokatalitikus filmek képződési mechanizmusát tanulmányozták TG-MS és emissziós FTIR módszerrel. Potenciális környezetbarát adszorbensek előállítása céljából agyagásvány nanorétegek, mechanokémiai úton módosított kaolinok felületvizsgálatával foglalkoztak.  A Fizikai Kémia Tanszéken gélesedési folyamatokat, turbinaolajok, elasztomerek termikus tulajdonságait vizsgáltak SETARAM C80D reakciókaloriméterrel. A kutatások a korszerű keményítőfajták gyártmányfejlesztését, új környezetbarát energetikai segédanyagok kifejlesztését, a heterogén nukleációt csökkentő csomagolóanyagok gyártását megalapozó innovációs láncok részei.

Az ELTE Kémiai Intézetében  TG és DTA méréseket végeznek növényvédőszerekkel, aromaanyagokkal és antioxidánsokkal készített ciklodextrin származékok és fóliák vizsgálatára, továbbá hibrid  alko- és hidrogélek szárítási folyamatának vizsgálatára, jellemzésére alkalmazzák a termikus analízist.  Az ELTE Fizikai Intézetében DSC, TG-DTA, TG-DSC és TMA méréseket végeznek széles hőmérséklethatárok (200 és 2000 K) között. Vizsgálják amorf fémötvözetek kristályosodási folyamatait, nanokristályos anyagok termikus tulajdonságait, nagy képlékeny alakítások utáni deformációs tárolt energiát, nanoszerkezetű Mg hidrogéntároló tulajdonságait, tömbi amorf ötvözetek T_g és T_x közötti hőmérsékleteken történő deformációs folyamatait. Az amorf ötvözetek és a nanorendszerek kutatása az MTA SzFKI-val együttműködésben történik, ahol szintén zajlanak ezen rendszereken üvegátalakulás, relaxáció és kristályosodási vizsgálatok teljesítménykompenzált dinamikus kalorimetria (DSC) segítségével. A két intézmény kutatói közösen vizsgálják modulált DSC alkalmazási lehetőségeit.

A Szegedi Tudományegyetem Gyógyszertechnológiai Intézetében gyógyszerek vizsgálatára és fejlesztésére használnak termikus analízist.  Eredményeikről rendszeresen beszámolnak munkabizottságunk ülésein, munkájuk bővebb bemutatására jövő évi jelentésünkben kerül sor.

A Pécsi Tudományegyetem Orvosi Karának Biofizikai Intézete biológiai/orvosi és élelmiszerfizikai kutatásokban alkalmaz termikus analízist.  Többek között az alábbi területekkel foglalkoznak: az ATP hidrolízis ciklus köztes állapotainak termodinamikai (DSC) vizsgálata harántcsíkolt izomrost modelleken;  Toxinok élettani hatásának DSC vizsgálata;  Arthrotikus humán porcok (térd, gerinc) termikus jellemzői, azok kapcsolata a degeneráció fokával; Probiotikus tejtermékek kifejlesztése, probiotikus baktériumok azonosítása szaporodási izotermáik alapján.

A Debreceni Egyetemen Ásvány- és Földtani Tanszékén elsősorban geológiai -- geokémiai vizsgálatokra alkalmaznak termikus analízist, melynek eredménye ásványi kincseink jobb hasznosítása, de emellett a a BIOGAL- TEVA Gyógyszergyár kihelyezett laboratóriumaként is működött a beszámoló tárgyát képező ciklusban.  A geokémiai, ásványtani kutatás elsősorban egy jelentős, 194 MFt támogatottságú NKFP pályázati munka sikeres kidolgozására irányult, melynek címe "Borsodi bentonittelep kutatása, komplex anyagvizsgálata, importkiváltó bentonittermékek fejlesztése, környezetvédelmi, mezőgazdasági felhasználás lehetőségei." Az MTA ATOMKI- vel együtműködésben 800 C-ig programozhatóan fűthető direkt mintavevőt építettek és kapcsoltak kvadrupol tömegspektrométerhez. Párhuzamosan szimultán termoanalízist alkalmazva (DTA,TG) magmás-metamorf ásvány paragenezisekben (hialofán földpátokban, kvarc vénákban) juvenilis nitrogént és ammóniát azonosítottak

Évtizedek óta folynak magas színvonalú termoanalitikai kutatások a Magyar Állami Földtani Intézetben.  Termikus analízist alkalmaznak a radioaktív hulladéklerakók földtani kutatása során. Itt elsősorban a kőzetekben való vízáramlások nyomozása, vízzáró rétegek feltérképezése témában használható a termikus analízis, de fontos terület a nagy aktivitású hulladék esetében a kőzet ellenállóképességének vizsgálata is a fejlődő hőhatással szemben.  További témájuk – szintén környezetvédelmi vonatkozásokkal – a montmorillonitok kationcsere vizsgálatai toxikus elemek szempontjából.  Foglalkoznak a természetes zeolitok környezetvédelmi hasznosíthatóságával is.  Rész vesznek a Debreceni Egyetem vezette NKFP pályázatban, amelyről a jelen összefoglalóban már írtunk.

Az MTA KK-AKI Alkalmazott Polimer Fizikai-Kémiai Osztályának munkájáról a jelen összefoglalóban már írtunk.  Az MTA KK-AKI Környezetkémiai Osztályán működő Hőbomlási Folyamatok Csoport hat diplomás szakemberrel dolgozik.  Fő tevékenységük a biomassza anyagok hasznosításával és polimerek újrahasznosításával kapcsolatos problémák kutatása TG, TG-MS, valamint pirolízis - GC-MS segítségével.  Ez nagyobbik részben olyan alapkutatás, amely ipari fejlesztést és innovációt alapoz meg.  Példaként megemlíthető, hogy biomassza anyagok elszenesítésével kapcsolatos kutatásaik alapján lehetővé vált nagy kitermelésű faszén előállítása, és ezzel távoli biomassza források energiatartalmának tárolása és szállítása.  Az első ilyen kísérleti erőmű Olaszországban épül, az ezzel kapcsolatosan induló EU projektnek az MTA KK-AKI Környezetkémiai Osztálya is résztvevője.  A műanyaghulladékok kezelésére és hasznosítására irányuló munkájuk is EU K+F projektek részeként folyt.

Munkabizottságunk tevékenységében évek óta részt vesz a TVK Rt. A gyár Termék és Alkalmazásfejlesztés részlege jó felszereltségű termoanalitikai berendezésekkel rendelkezik.  Műanyagiparban használt adalékanyagokat, poliolefineket vizsgálnak, valamint speciális műanyag feldolgozási és technológiai problémák megoldásához alkalmaznak termoanalitikai méréseket.

Munkabizottságunknak határon túli tagja is van (Dr. Mészáros Szécsényi Katalin), aki az Újvidéki Egyetemen végez termoanalitikai kutatásokat, együttműködve a BME Általános és Analitikai Kémiai tanszékével.  Az együttműködési  projekt címe: "Transition Metal Complexes with some Schiff Bases and Pyrazole Derivatives".

Talán érdemes még megemlíteni, hogy az új, szigorúbb környezetvédelmi előírások termoanalitikai méréseket is igényelnek. Például a tégla és egyéb kerámiagyárak CO₂ emissziójának megállapításához a nyersanyagok karbonáttartalmát termikus analízissel határozzák meg (SZIKKTI Labor Kft.)

A termoanalitika világhelyzetéről és trendjeiről a Journal of Thermal Analysis and Calorimetry c. folyóirat főszerkesztőjének és tanácsadó szerkesztőjének tapasztalatait szeretnénk leírni.  Eszerint a termoanalitikai vizsgálatok alkalmazási köre rohamosan növekszik.  A legújabb, ígéretes terület a nanoanyagok termoanalitikai vizsgálata.  Tovább növekszik a gyógyszerek vizsgálatával és fejlesztésével, továbbá a biológiai rendszerek és az élelmiszerek vizsgálatával foglalkozó közlemények száma.  Változatlanul nagy számban jelennek meg a polimerek és a szervetlen anyagok vizsgálatával foglalkozó publikációk is.