p Embora a microscopia de força atômica e a microscopia eletrônica de varredura tenham fornecido informações sobre a morfologia das superfícies do betume no passado, não se sabia se a superfície e a composição química se correlacionavam. Contudo, a composição química da superfície é de particular interesse porque processos de oxidação ocorrem lá, desencadeada por moléculas contendo oxigênio no ar, como o ozônio, óxidos de nitrogênio ou radicais hidroxila. O processo de oxidação acelera o envelhecimento do material - o betume se torna poroso e ocorre o dano. p Os químicos de materiais Dr. Ayse Koyun e o Prof. Hinrich Grothe da TU Wien, portanto, examinaram a superfície do betume usando vários métodos de análise físico-química e compararam os respectivos resultados entre si. Os pesquisadores publicaram os dados em 29 de junho na revista Relatórios Científicos .

p Um material diverso

p O betume é produzido a partir do petróleo e usado principalmente para a produção de asfalto. Sua consistência depende em grande parte da temperatura - em altas temperaturas é viscoso e compostos químicos maiores, como alifáticos, resinas de petróleo e asfaltenos movem-se livremente na massa. Quando o betume esfria, Contudo, o material se solidifica e as moléculas individuais se organizam em padrões característicos. As análises já mostraram que as chamadas partículas núcleo-casca se formam na superfície. Estes são compostos que consistem em pelo menos dois componentes diferentes.

p Uma vez que asfalto e betume são usados ​​para construção de estradas, bem como para trabalhos de impermeabilização, a vida útil mais longa possível do produto é desejável. Para retardar o envelhecimento do material, reações desencadeadas por gases reativos, a luz e o calor devem ser minimizados. "Uma vez que entendemos melhor o comportamento de oxidação do betume, podemos buscar medidas adequadas para prevenir o envelhecimento atmosférico. Isso pode estender a vida útil de um produto de betume por muitos anos, economizando energia e recursos materiais, "Koyun explica. Em um estudo publicado em Colloids and Surfaces A:Physicochemical and Engineering Aspects, ela já conseguiu mostrar como a composição química do betume afeta seu processo de envelhecimento.

p Mistura de métodos fornece novas informações

p Em estreita colaboração com a Universidade de Harvard, Bruker Nano-Surfaces Division, bem como IONTOF GmbH, Ayse Koyun, primeiro autor do estudo, investigou a superfície do betume usando três métodos diferentes:espectroscopia infravermelha em nanoescala baseada na expansão fototérmica (AFM-IR), espectrometria de massa de íons secundários de tempo de voo (ToF-SIMS) e microscopia de fluorescência. Em combinação, esses métodos fornecem informações valiosas sobre a natureza multifásica da superfície do betume. "A resolução dos métodos de medição convencionais usados ​​para estudar a composição da superfície é muito baixa para a caracterização química. Domínios individuais da superfície não podem ser determinados desta forma, "Koyun explica." No entanto, combinando diferentes métodos físico-químicos, conseguimos mapear a estrutura em dez nanômetros. "Resultado:a superfície é heterogênea. As descobertas dos métodos microscópicos e espectroscópicos se correlacionam e podem ser interpretadas de forma conclusiva.

p Uma imagem completa é criada

p "Por muito tempo, o betume era como um quebra-cabeça não resolvido para nós, químicos de materiais, "diz Hinrich Grothe, chefe do grupo de pesquisa Físico-Química da Atmosfera. "Sabemos muitos detalhes, mas até agora não foi possível juntá-los em uma imagem completa. Contudo, a combinação de vários métodos físico-químicos, como os aplicamos, foi finalmente capaz de nos mostrar como os conjuntos moleculares individuais são distribuídos no betume. "" Isso nos permitiu resolver o quebra-cabeça e completar nosso conhecimento sobre o betume, "acrescenta Ayse Koyun, que está concluindo duas pesquisas permanece na Universidade de Harvard como parte de uma bolsa Marshall e com o apoio da TU Wien.