Kalmár, JózsefDudás, Zoltán ImreBalogh, Zoltán2025-01-292025-01-292024https://hdl.handle.net/2437/386127Aerogels are such solid gels where the solvent is replaced by air without significantly altering their original backbone, which is typically realized by supercritical drying. They have open and interconnected mesoporous structures with high specific surface areas (400-1200 m2/g) and low envelope densities (0.02-0.50 g/cm3). The synthesis of the gel backbone is generally achieved by the sol-gel method from a reactant solution and results in a two-phase system, namely the solid backbone and the pore-filling solvent. There are several possibilities to form a gel from different types of precursors. The literature provides examples of aerogels made from inorganic or organic precursors, or even from different types of precursors simultaneously in the form of hybrids. Designing chemical and morphological features with the intention to benefit a chosen application is not trivial. Two studies are presented that focus on the detailed investigation of the structures of aerogels and the structural changes that occur during their use. In the first study, we investigated the nanostructure of newly synthesized borosilicate – polyvinyl alcohol (PVA) hybrid aerogels with potential use in bone regeneration. We took special care to investigate the morphological changes that occur when the hybrid aerogels interact with water. In the other study, the focus is on the development of a mathematical model that sufficiently describes the hydration-induced morphological changes of a typical calcium alginate aerogel based on small-angle neutron scattering (SANS) measurements. The investigation of this phenomenon is crucial, because the focus of the application of this aerogel is in the fields of drug delivery and wound healing, where interactions with water are inevitable.Az aerogélek olyan szilárd gélek, amelyekben a pórusokat kitöltő folyadékot az eredeti gélváz összeesése nélkül cserélik le levegőre, jellemzően szuperkritikus szárítást alkalmazva. Általánosan nyitott és összefüggő mezopórusos szerkezettel, nagy fajlagos felülettel (400-1200 m2/g) valamint kis sűrűséggel (0,02-0,50 g/cm3) rendelkeznek. A gélváz szintézise szol-gél eljárással valósítható meg, amelynek végén egy kétfázisú rendszer alakul ki, amely a szilárd vázból és a pórusokat kitöltő folyadékból áll. A szintézis során számos prekurzor alkalmazása lehetséges. A szakirodalomban megtalálhatók szervetlen vagy szerves prekurzorokból, valamint ezek együttes alkalmazásával előállított úgynevezett hibrid aerogélek is. A különböző alkalmazási területek szempontjából fontos és kedvező kémiai és morfológiai tulajdonságok meghatározása komplex feladat. Doktori kutatómunkám során az aerogélek nanoszerkezeti tulajdonságait, és az alkalmazásuk során bekövetkező változásokat vizsgáltuk két különböző rendszeren. Elsőként az újonnan szintetizált boroszilikát-polivinil-alkohol (PVA) hibrid aerogélek nanoszerkezetét tanulmányoztuk, amelyek potenciálisan alkalmazhatók csontszövet regenerálásra. Különös figyelmet fordítottunk továbbá a hibrid aerogélek vízzel való kölcsönhatása során fellépő morfológiai változások megismerésére. Másrészt egy olyan matematikai modell kidolgozásával foglalkoztunk, amely képes leírni egy tipikus kalcium alginát aerogél nedvesedése során bekövetkező morfológiai változásokat kisszögű neutronszórási (SANS) mérések alapján. A nedvesedés vizsgálata azért fontos, mert a kalcium alginát aerogélek potenciálisan a gyógyszerhordozás, valamint sebkezelés területén alkalmazhatók, ahol a vízzel való érintkezés elkerülhetetlen.147enaerogel, nanostructure, small-angle scattering, wettingaerogél, nanoszerkezet, kisszögű szórás, nedvesedésPhD, doktori értekezésKémiai tudományokTermészettudományok