PhD Thesis Defence Presentations - Efstathia Pavlakou

Presentation Title (Τίτλος Παρουσίασης): Synthesis of innovative material and development of new methods for the restoration of historical monuments
Presentation Type (Τύπος Παρουσίασης): PhD Thesis Defence Presentations
Speakers Full Name (Ονοματεπώνυμο): Efstathia Pavlakou
Speakers Affiliation (Προέλευση Ομιλητή): University of Patras, Department of Chemical Engineering
Seminar Room (Αίθουσα): "A. C. Payatakes" Library
Event Date: Wed, Jul 09 2025, Time: 12:01 - 16:01
Live webConference Link: https://upatras-gr.zoom.us/j/97911437749?pwd=nh6TbycwbDXXQ6OIerws3MHgcEfsAE.1
Abstract (Περίληψη)

Cultural heritage characterizes the particularity of a society. It is the inheritance of intangible and material characteristics from previous generations, which are preserved in the present and granted to future generations. It is unique and irreplaceable for each society, which makes modern culture responsible for its preservation. Most historical monuments are mainly made of marble and limestone. Over time, the effect of environmental conditions (acid rain, humidity, wind and temperature changes), combined with the structure of the material, as well as with human interventions, undergo extensive wear and tear. The salts that form inside the pores of the building materials, as well as the growth of microorganisms on their surfaces, are aggravating factors for them. Therefore, it is considered necessary to develop methods with the aim of protecting and restoring the deterioration of the building materials of the historical monuments.

 

The first part of the work includes the synthesis of calcium carbonate suspensions (CaCO3) and the study of their stability over time. For this purpose, precipitation of calcium carbonate took place, under specific experimental conditions and concentrations of aqueous solutions of calcium chloride (CaCl2) and dimethyl carbonate (DMC). The resulting solids were characterized by the following physicochemical methods: X-ray diffraction (XRD), measurement of the specific surface area by nitrogen sorption (BET), thermogravimetric analysis (TGA), infrared absorption spectroscopy (IR) and Raman spectroscopy (microRaman Spectroscopy). The morphological characterization was done with the help of scanning electron microscopy (SEM). Synthesis of crystalline particles (vaterite, calcite and aragonite) with an average diameter of a few micrometers was achieved, but also of amorphous calcium carbonate, the crystallites of which had an average diameter of 750nm. The exposure of the suspensions of the preparations to ultrasonic (37kHz, 2 minutes) favored the deaggregation of the particles, for a period of at least 100 hours. In addition, the effect of the presence of two surfactants, an anionic (sodium sodecyl sulfate, SDS) and a cationic (cetrimonium bromide, CTAB) at various concentrations on the calcium carbonate suspensions that were prepared, was studied. The particle size distribution and the ζ potential values ​​were studied with the aim of investigating the stability of the suspensions as a function of time. In the presence of the surfactant CTAB, a decrease in the stability of the suspensions was observed with increasing its concentration. Increasing the concentration of SDS surfactant, after 100 hours, an increase in aggregation was observed.

The second part of the work includes the synthesis of suspensions of silicon oxide nanoparticles (silica / SiO2) which have a molecular structural affinity with the limestone building materials of the monuments. The synthesis was carried out by the hydrolysis of tetraethyl orthosilicate (TEOS) at a temperature of 25°C, in a TEOS concentration of 0.29M under constant stirring. The stability of the suspensions at different composition conditions was studied. The resulting solids were characterized by physicochemical methods: X-ray diffraction (XRD), measurement of the specific surface area by natural nitrogen sorption (BET) and thermogravimetric analysis (TGA). The effect of the presence of the surfactants sodium dodecyl sulfate (SDS) and cetrimonium bromide (CTAB) of different concentrations on the silica suspensions, which were prepared, was studied. Finally, the size distribution of the particles as well as the values ​​of the ζ potential were studied, in order to investigate the stability of the suspensions as a function of time. The synthesis of amorphous silica nanoparticles with an average diameter of 200nm was observed, while the use of ultrasonic did not lead to a smaller average particle size of the suspensions. In addition, the use of SDS surfactant led to the synthesis of more stable suspensions. Both the particle size and the ζ potential of the suspensions remained constant over a period of one month.

The third part of the work includes the preparation of suspensions of calcium carbonate, silica as well as two composite materials, of different composition in terms of calcium carbonate and silica. The materials are: composite 1 (ΣY1): 69% CaCO3 / 31% SiO2 and composite (ΣY2): 97% CaCO3 / 3% SiO2. This was followed by the deposition of amorphous calcium carbonate, amorphous silica, ΣY1 and ΣY2 on substrates of Dionysus marble and three mortars. The three mortars studied differed in terms of calcium carbonate and silica composition, as well as the presence or absence of aluminosilicate compounds and were as follows: 1: 39% SiO2 (and aluminosilicate compounds) / 61% CaCO3, 2: 50% SiO2 / 50% CaCO3 and 3: 57% SiO2 / 43% CaCO3. The Dionysus marble was pulverized in an agate ball mill, while the three mortars were lightly pulverized. The resulting solids were characterized by measuring their specific surface area and pore volume by nitrogen sorption (BET), while morphological characterization was performed by scanning electron microscopy (SEM). Then, the dissolution of the marble and the three mortars as well as all the solid materials prepared, at an unsaturation of 0.89 in terms of calcite, was studied in order to study the dissolution rates of the materials. By comparing the dissolution rates of marble and mortars with the dissolution rates of marble and mortars with the depositions of the materials that took place, conclusions are drawn as to the inhibition of the dissolution rate, depending on the deposition material. Finally, the dissolution mechanism of the Dionysos marble was studied, by performing dissolution experiments at different unsaturations.

Finally, a characterization of mortars from the Roman stadium of Patras was carried out. Specifically, measurements of open porosity, apparent specific gravity and percentage of aggregates, particle size analysis, X-ray Diffraction (XRD) analysis and scanning microscope (SEM) photographs were taken.

 

Speakers Short CV (Σύντομο Βιογραφικό Ομιλητή)

Προσωπικά στοιχεία

Ονοματεπώνυμο: Ευσταθία Παυλάκου

Ημερομηνία γέννησης: 19 - 02 – 1990

Τόπος γέννησης: Καλαμάτα

Διεύθυνση κατοικίας: Θράκης 36, Πάτρα

email: pavlakou@chemeng.upatras.gr

 

Εκπαίδευση

2007: Απόφοιτος Γενικού Λυκείου Φιλιατρών 

Βαθμός απολυτηρίου:  Άριστα

2013: Διπλωματούχος Χημικός Μηχανικός

Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Πανεπιστήμιο Πατρών

Βαθμός διπλώματος: Λίαν καλώς

2016: Μεταπτυχιακό δίπλωμα Ειδίκευσης

Τμήμα Χημικών Μηχανικών, Πολυτεχνική Σχολή, Πανεπιστήμιο Πατρών

Βαθμός διπλώματος: Λίαν καλώς

Ξένες Γλώσσες

 Αγγλικά

1. Certificate of Competency in English, University of Michigan 

2. Κρατικό πιστοποιητικό γλωσσομάθειας επίπεδο «Καλή γνώση» 

Γαλλικά

1. Diplôme d’études en langue française (delf 1, 1er degré, unité a1)

2. Diplôme d’études en langue française (delf 1, 1er degré, unité a2)

Διδακτική εμπειρία

2014 εως και σήμερα: συν-επίβλεψη 8 διπλωματικών εργασιών προπτυχιακών φοιτητών

09/2014-01/2015: Επικουρική διδασκαλία στο μάθημα του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών «Εργαστήριο Οργανικής Χημείας»

Υπεύθυνος καθηγητής: K. Τσιτσιλιάνης

02/2018-06/2018: Επικουρική διδασκαλία στο μάθημα του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών «Φυσικές Διεργασίες ΙΙ» 

Υπεύθυνος καθηγητής: Χ. Παρασκευά

02/2019-06/2019: Επικουρική διδασκαλία στο μάθημα του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Πανεπιστημίου Πατρών «Φυσικές Διεργασίες ΙΙ» 

Υπεύθυνος καθηγητής: Χ. Παρασκευά

 

Συμμετοχή σε ερευνητικά προγράμματα

07/2014-06/2015: Πρόγραμμα ΑΡΙΣΤΕΙΑ ΙΙ (SPM) (Κωδικός Νο 4420), «ΕΣΠΑ 2007-2013»

01/2018-12/2018: Πράξη: «Πολιτισμός Τεχνολογία: Νέες Τεχνολογίες στην Έρευνα, Μελέτη, Τεκμηρίωση και Πρόσβαση στην Πληροφορία Αντικειμένων Πολιτισμικής Κληρονομιάς και Μνημείων (ΠΟΛΙΤΕΙΑ-ΙΙ)» 

01/2019-12/2019: Ερευνητικό συμβόλαιο ή δραστηριότητα ARCHERS-SNF-IEXMI

09/2019-03/2020: Ερευνητικό έργο «Ερευνητική Υποδομή για την Αξιοποίηση Αποβλήτων και Αειφόρου Διαχείρισης Φυσικών Πόρων (INVALOR)», «υποέργο κεντρικού πόλου Παν/μίου Πατρών (ΠΠ)», ΚΩΔΙΚΟΣ ΕΡΓΟΥ (ΦΚ/MIS): 80307 / 5002495

05/2020-07/2021: Ερευνητικό έργο «ΚΑΙΝΟΤΟΜΕΣ ΔΡΑΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΕΡΕΥΝΑ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ (ΠΕΡΑΝ)» με κωδικό ΟΠΣ 5002358, δράση «Στρατηγική Ανάπτυξης Ερευνητικών και Τεχνολογικών Φορέων» του Επιχειρησιακού Προγράμματος Επιχειρηματικότητα Ανταγωνιστικότητα και Καινοτομία (ΕΠΑνΕΚ)

 

Δημοσιεύσεις σε διεθνή επιστημονικά περιοδικά

1. Efstathia I. Pavlakou, Varvara Sygouni, Maria G. Lioliou, Petros G. Koutsoukos, Christakis A. Paraskeva, Precipitation of sparingly soluble salts in packed sand-beds in the presence of miscible and immiscible organic substances, Cryst.Res.Technol., 1–11(2016)

2. Efstathia I. Pavlakou, Anastasios G. Agrafiotis, Theokleiti G. Tsolaki, Christine Lemonia, Emily Zouvani, Christakis A. Paraskeva, Petros G. Koutsoukos, The Protection of Building Materials of Historical Monuments with Nanoparticle Suspensions, Heritage, 4, 3970–3986 (2021)

3. Efstathia I. Pavlakou, Christine Lemonia, Emily Zouvani, Christakis A. Paraskeva, Petros G. Koutsoukos, Protection of Historical Mortars through Treatment with Suspensions of Nanoparticles, Heritage, 6, 1148–1168, 2023

4. Efstathia I. Pavlakou, Christine Lemonia, Emily Zouvani, Christakis A. Paraskeva, Petros G. Koutsoukos, Surface Treatments Using Nanoparticles and Physicochemical Methods for the Protection of Ancient Monuments Built of Calcitic Materials, SCIENTIFIC CULTURE, 9, No. 2, 117-126, (2023)

 

Παρουσιάσεις σε επιστημονικά συνέδρια

1. Συμμετοχή στο 10ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Πάτρα 4-6 Ιουνίου 2015

Προφορική εργασία: «Καταβύθιση Δυσδιάλυτων Αλάτων σε Κλίνες Άμμου», 

Ε. Παυλάκου, Β. Συγγούνη, Χ. Παρασκευά

 

2. Συμμετοχή στο European Geosciences Union General Assembly 2015, Vienna | Austria | 12-17 April 2015

1.            Poster: «Precipitation of sparingly soluble salts in packed sandbeds», 

        Efstathia I. Pavlakou, Varvara Sygouni, Christakis A. Paraskeva 

2.            Poster: «Modeling of Flow, Transport and Controlled Sedimentation Phenomena during Mixing of Salt Solutions in Complex Porous Formations», 

       Eugene D. Skouras, Sofia Jaho, Efstathia I. Pavlakou, Varvara Sygouni,                   Anastasia Petsi, and Christakis A. Paraskeva

 

 

 

 

3. Συμμετοχή στο 11ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Θεσσαλονίκη 25-27 Μαΐου   2017

Προφορική εργασία: «Καταβύθιση Δυσδιάλυτων Αλάτων σε Κλίνες Άμμου Απουσία και Παρουσία Οργανικών Ενώσεων»

Ε. Παυλάκου, Α. Τόλης, Β. Συγγούνη, Π. Γ. Κουτσούκος, Χ. Α. Παρασκευά

 

4. Συμμετοχή στο 12ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Αθήνα, 29-31 Μαΐου 2019

Αναρτημένη εργασία: «Ανάπτυξη νέων μεθόδων και καινοτόμων υλικών για τη συντήρηση ιστορικών μνημείων»

Ε.Ι. Παυλάκου, Α. Αγραφιώτης, Θ. Τσολάκη, Χ.Α. Παρασκευά, Π.Γ. Κουτσούκος

 

5. Συμμετοχή στο 2nd International Conference TMM-CH - Transdisciplinary Multispectral Modelling and Cooperation for the Preservation of Cultural Heritage

13-15 December 2021,  Athens, Greece

Oral: Innovative materials for the restoration of historical monuments, 

«Efstathia Pavlakou, Anastasios Agrafiotis, Theokleiti Tsolaki, Christine Lemonia, Emily Zouvani, Christakis Paraskeva, Petros Koutsoukos»

 

6. Συμμετοχή στο 13ο Πανελλήνιο Συνέδριο Χημικής Μηχανικής, Πάτρα, 2-4 Ιουνίου 2022

Αναρτημένη εργασία: «Ανάπτυξη νέων νανοϋλικών για την προστασία ιστορικών μνημείων»

Ε.Ι. Παυλάκου, Χριστίνα Λεμονιά, Αιμιλία Ζουβάνη, Χ.Α. Παρασκευά, Π.Γ. Κουτσούκος

 

7. Συμμετοχή στο 3nd International Conference TMM-CH - Transdisciplinary Multispectral Modelling and Cooperation for the Preservation of Cultural Heritage

  20-23 March 2023,  Athens, Greece

Oral: Surface treatments for the protection of monuments built of calcitic materials

Efstathia Pavlakou, Christine Lemonia, Emily Zouvani, Christakis Paraskeva and Petros Koutsoukos

 

Ημερίδες

1. Συμμετοχή στην ημερίδα έργου ‘’SPM’’ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΚΑΙ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕ-ΛΕΤΗ ΤΗΣ ΕΛΕΓΧΟΜΕΝΗΣ ΚΑΤΑΒΥΘΙΣΗΣ ΑΝΟΡΓΑΝΩΝ ΥΛΙΚΩΝ ΣΕ ΚΟΚΚΩ-ΔΗ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΣΕ ΠΟΡΩΔΗ ΥΛΙΚΑ στο πλαίσιο της δράσης αριστεία ΙΙ, Πάτρα 29/10/2015

Εργασία που παρουσιάστηκε: «Καταβύθισή Δυσδιάλυτων Αλάτων σε Κλίνες Άμμου Απουσία και Παρουσία Οργανικών Μη Αναμίξιμων ή Αναμίξιμων Φάσεων», 

Ε. Παυλάκου, Β. Συγγούνη, Χ. Παρασκευά

 

2. Συμμετοχή στην ημερίδα 3rd Workshop of Graduates & Post-Docs in Chemical

Engineering Sciences, Patras, 2017

Εργασία που παρουσιάστηκε: «Precipitation of sparingly soluble salts in packed sandbeds in high temperatures in the presence of miscible and immiscible organic substances»,

E. I. Pavlakou, A. Tolis, V. Sygouni, P. G. Koutsoukos, C. A. Paraskeva

 

3. Συμμετοχή στην 5η Ημερίδα Μεταπτυχιακών και Μεταδιδακτόρων στις επιστήμες της Χημικής Μηχανικής (CES-WGP5), 6 Νοεμβρίου 2019

Αναρτημένη εργασία: «Determination of innovative materials for maintenance of historical monuments»

Efstathia I. Pavlakou, Anastasios G. Agrafiotis, Theokleiti G. Tsolaki, Christakis A. Paraskeva, Petros G. Koutsoukos

 

Σεμινάρια

Σεμινάριο στην υγιεινή και ασφάλεια στην εργασία, Πάτρα 28-29/04/2014