Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Relationship between electrical, mechanical and microstructural properties of cfrps based on thermoplastic acrylic resin

Demski Szymon, Dydek Kamil, Krawczyk Zuzanna, Sobolewski Konrad, Mądry Piotr, Kozera Paulina, Boczkowska Anna, Sroka Jan, Ehrlich Hermann

Composites Theory and Practice

|

2025

|

R. 25 nr 2

67-74

EN

This study examines the effect of incorporating single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) and multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) into carbon fiber reinforced polymers (CFRPs) based on Elium® thermoplastic acrylic resin and investigates the relationship between the studied properties. SWCNTs exhibited better dispersion in the matrix, which leads to better electrical conductivity (2.72 ± 0.34 S/m) and impact resistance (154 ± 14.6 kJ/m²) compared to MWCNTs. Microstructural analysis revealed a defect-free architecture of the SWCNT-modified laminates, while the MWCNT laminates showed small voids and agglomerates. The increased dispersion and interconnectivity of the SWCNTs contribute to an EMI shielding efficiency of 24.6 dB, a 30% improvement over the unmodified samples. These findings highlight the potential of SWCNTs to improve the multifunctional properties of thermoplastic CFRPs, including mechanical strength, electrical performance and EMI shielding capability, making them highly suitable for advanced aerospace, electronics and power applications. Moreover, the recyclability and lightweight nature of the Elium® resin matrix make these composites environmentally friendly and an alternative to traditional materials in a variety of industrial contexts.

2

Microstructure and features of thermal behavior of polymer composites based on polylactic acid and carbon nanotubes

Lysenkov Eduard A., Lysenkova Iryna P.

Composites Theory and Practice

|

2025

|

R. 25 nr 2

123-131

EN

This study investigates the thermal behavior of biodegradable polylactide (PLA) modified with multi-walled car bon nanotubes (MWCNTs), conducted to determine the influence of the nanofiller and the prehistory on the structural and phase transformations in the polymer matrix. Experimental samples with different MWCNT contents were analyzed using differential scanning calorimetry to determine the glass transition temperatures, melting and crystallization features, as well as light microscopy methods to study the morphology. The obtained data made it possible to trace the dynamics of thermal transitions in nanocomposites considering the thermal prehistory and to identify trends in the formation of the crystalline structure depending on the MWCNT concentration. The results of the study indicate a complex interaction between the nanofiller and the polymer matrix, which is of significant importance for the development of new functional materials based on PLA with improved heat-resistant and mechanical properties.

3

Improving geopolymers with multi-walled carbon nanotubes for simultaneous adsorption of lead and anthracene from rainwater

Marszałek Anna, Salam Noura Fathy Abdel, Kamińska Gabriela

Archives of Environmental Protection

|

2025

|

Vol. 51, no. 1

32--44

EN

The aim of this study was to prepare and assess the effectiveness of a geopolymer doped with multi-walled carbon nanotubes functionalized with carboxyl groups (GEO+MWCNT) for removing lead (Pb(II)) and anthracene (ANT) from rainwater. Characterization of the GEO+MWCNT demonstrated an increased specific surface area and microporosity compared to the pristine geopolymer (GEO). Adsorption experiments revealed that GEO+MWCNT achieved higher removal efficiencies for Pb(II) and ANT compared to GEO alone. The maximum removal rates of lead and anthracene by GEO+MWCNT were 100% and 87.5%, respectively, compared to 71.5% and 76.2% for GEO. For GEO+MWCNT, lead removal was 78.2% in anthracene-containing solutions and 86.7% in anthracene-free rainwater. The optimal removal of Pb(II) occurred at pH 8. The adsorption kinetics followed a pseudo-second-order model, indicating a complex mechanism involving physical adsorption, chemisorption, and electrostatic attraction. These findings suggest that geopolymers, particularly when combined with MWCNT-COOH, have significant application potential for rainwater purification processes.

PL

Celem badań było przygotowanie i ocena skuteczności geopolimeru domieszkowanego wielościennymi nanorurkami węglowymi funkcjonalizowanymi grupami karboksylowymi (GEO+MWCNT) w usuwaniu ołowiu i antracenu (ANT) z wód opadowych. Przeprowadzone procesy adsorpcyjne pozwoliły określić skuteczność usuwania jonów ołowiu i antracenu, dobrać dawkę adsorbentu i czas procesu, a także określić wpływ pH roztworu na skuteczność adsorpcji. W badaniach skupiono się także na charakterystyce geopolimerów (potencjał SEM, BET, FTIR, XRD, XRF, ZETA), izotermach adsorpcji i kinetyce adsorpcji. Charakterystyka GEO+MWCNT wykazała zwiększoną powierzchnię właściwą i mikroporowatość w porównaniu z nieskazitelnym geopolimerem (GEO). Eksperymenty adsorpcyjne wykazały, że GEO+MWCNT osiągnął wyższą skuteczność usuwania Pb(II) i ANT w porównaniu z GEO. Maksymalne usunięcie ołowiu i antracenu przez GEO+MWCNT wyniosło odpowiednio 100% i 87,5%, natomiast dla GEO 71,5% i 76,2%. W przypadku GEO+MWCNT usunięcie ołowiu osiągnęło 78,2% w roztworach zawierających antracen i 86,7% w wodach deszczowych wolnych od antracenu. Optymalne usuwanie Pb(II) nastąpiło przy pH 8 dla GEO+MWCNT. Kinetyka adsorpcji była zgodna z modelem pseudodrugiego rzędu, wskazując na złożony mechanizm obejmujący adsorpcję fizyczną, chemisorpcję i przyciąganie elektrostatyczne. Odkrycia te sugerują, że geopolimery, szczególnie w połączeniu z MWCNT- COOH, mają znaczny potencjał zastosowania w procesach oczyszczania wody deszczowej.

4

Wstępne badania nad oceną parametrów mechanicznych ochronnych materiałów tekstylnych powlekanych pastą poliuretanową z dodatkiem grafitu i nanorurek węglowych

Irzmańska Emilia, Boczkowska Anna, Żyłka Emilia, Jurczyk-Kowalska Magdalena, Strycharz Kamila, Szroeder Paweł

Przemysł Chemiczny

|

2024

|

T. 103, nr 1

117--123

PL

Omówiono wpływ grafitu oraz nanorurek węglowych dodanych do pasty powlekającej materiał tekstylny na podstawowe parametry mechaniczne. Przedstawiono wyniki badań odporności na przecięcie metodą TDM i coup test oraz odporności na ścieranie dla otrzymanych powlekanych materiałów tekstylnych.

EN

Meta-aramid fibers were coated with polyurethane paste mixed with graphite and C nanotubes in various configurations. Cutting and abrasion resistance as well as SEM anal. of composites were performed. The effect of the applied coating on the mech. parameters was examined.

5

Wybrane zagadnienia z nanotechnologii zaczynów cementowych stosowanych do uszczelniania otworów wiertniczych

Rzepka Marcin, Kędzierski Miłosz

Prace Naukowe Instytutu Nafty i Gazu

|

2024

|

nr 244

1--136

PL

Nanotechnologia stanowi nową metodę podejścia do projektowania i wytwarzania komponentów o bardzo niewielkich rozmiarach, co pozwala na uzyskanie produktów o wyjątkowych właściwościach i funkcjach użytkowych. Wśród szeregu materiałów poddanych modyfikacji za pomocą nanotechnologii możemy również wyróżnić powszechnie znany i używany budulec, jakim jest cement. W niniejszej monografii omówiono szereg zagadnień związanych z wykorzystaniem nanotechnologii do sporządzania zaczynów cementowych stosowanych do uszczelniania otworów wiertniczych. Technologia sporządzania zaczynu cementowego w otworach wiertniczych przez ostatnie lata polegała często na wykorzystywaniu coraz to drobniejszych dodatków wypełniających pustki w matrycy cementowej. Do tego celu doskonale nadają się nanokomponenty, takie jak np. nano-SiO2 oraz nano-Al2O3, które powodują wyraźną poprawę parametrów płynnego i stwardniałego zaczynu cementowego. Redukują one odstój wody, czyli tzw. wolną wodę z zaczynów, oraz filtrację, co ma szczególnie znaczenie w przypadku cementowania otworów kierunkowych. Użycie nanododatków powoduje ponadto m.in. podwyższenie lepkości plastycznej oraz granicy płynięcia zaczynów cementowych, a także wyraźne skracanie czasu żelowania i wiązania receptur cementowych. W przypadku zaczynów z nano-SiO2 oraz nano-Al2O3 można zaobserwować wzrost (w porównaniu z zaczynami konwencjonalnymi) wartości wytrzymałości na ściskanie, wynikający ze szczelnego upakowania się w matrycy cementowej nanocząsteczek o bardzo małych ozmiarach. Mikrostruktura zaczynów z nanotlenkiem krzemu oraz glinu jest zwarta i cechuje się niewielką porowatością, o czym świadczą zamieszczone w monografii fotografie wykonane pod mikroskopem skaningowym oraz testy przeprowadzone na porozymetrze rtęciowym. Porowatości próbek zawierających nanododatki są znacznie niższe w porównaniu z porowatością zaczynów konwencjonalnych. Dzięki zastosowaniu zaczynów zawierających nanokomponenty zachodzi minimalne niebezpieczeństwo wytworzenia się kanalików dla przepływu mediów złożowych w płaszczu cementowym otworu wiertniczego. Wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach hydratacji są wysokie (dla próbek z dodatkiem odpowiednio dobranych nanododatków dochodziły prawie do 40 MPa). Przyczepności do rur stalowych kamieni cementowych zawierających nanododatki również są wysokie (wynoszą często ok. 5–6 MPa). Ponadto zastosowanie innowacyjnej technologii w postaci nanorurek węglowych w zaczynach również wpływa pozytywnie na wzrost wytrzymałości mechanicznej oraz mikrostrukturę kamieni cementowych. Zmodyfikowane dodatkiem nanorurek kamienie cementowe charakteryzują się bardzo wysokimi wartościami wytrzymałości na ściskanie oraz wysokimi przyczepnościami do rur stalowych. Posiadają one zwartą mikrostrukturą o niskiej zawartości makroporów. Nanorurki mogą być z powodzeniem stosowane w zaczynach cementowych w szerokim zakresie temperatur (od 20°C do nawet do 150°C). Przedstawione w niniejszej monografii możliwości użycia zaczynów cementowych wzbogaconych nanokomponentami czy też nanorurkami węglowymi w istotny sposób poszerzają zakres dostępnych receptur, które można zastosować w celu optymalnego zacementowania otworów wiertniczych. Zaczyny z nanododatkami mogą w najbliższych latach znaleźć zastosowanie w przypadkach, w których konieczne będzie uzyskanie niezwykłej szczelności płaszcza cementowego w otworze wiertniczym.

EN

Nanotechnology is a new method of approaching the design and production of components of very small sizes, which allows for obtaining products with unique properties and functional functions. Among a number of materials modified using nanotechnology, we can also distinguish a commonly known and used building material, cement. This monograph discusses a number of issues related to the eradication of nanotechnology for the preparation of cement slurries used to seal boreholes. In recent years, the technology of preparing cement slurry in boreholes has often involved the use of increasingly finer additives to fill free spaces in the cement matrix. Nanocomponents are perfect for this purpose, such as nano-SiO2 and nano-Al2O3, which significantly improve the parameters of the liquid and hardened cement slurry. They reduce free fluid, i.e. the so-called free water from slurry and filtration, which is particularly important in the case of cementing directional boreholes. The use of nanoadditives also causes, among others, increasing the plastic viscosity and yield point of cement slurries as well as significantly shortening the gelling and setting time of cement slurries. In the case of nano-SiO2 and nano-Al2O3 slurries, an increase (compared to conventional slurries) in the value of compressive strength can be observed, resulting from the tight packing of very small nanoparticles in the cement matrix. The microstructure of slurries with nanosilicon and aluminum oxide is compact and characterized by low porosity, as evidenced by the photographs included in the monograph, taken under a scanning microscope and by tests performed on a mercury porosimeter. The porosities of samples containing nanoadditives are much lower compared to the porosities of conventional slurries. Thanks to the use of slurries containing nanocomponents, there is a minimal risk of creating channels for the flow of formation media in the cement sheath of the borehole. The compressive strengths after 28 days of hydration are high (for samples with the addition of appropriately selected nanoadditives, they reached almost 40 MPa). Adhesions to steel pipes of cement stones containing nanoadditives are also high (often approx. 5 – 6 MPa). Moreover, the use of innovative technology in the form of carbon nanotubes in slurries also has a positive effect on the increase in mechanical strength and microstructure of cement stones. Cement stones modified with the addition of nanotubes are characterized by very high compressive strength values and high adhesion to steel pipes. They have a compact microstructure with a low content of macropores. Nanotubes can be successfully used in cement slurries in a wide temperature range (from 20°C to even up to 150°C). The possibilities of using cement slurries enriched with nanocomponents or carbon nanotubes presented in this monograph significantly expand the range of available recipes that can be used for optimal cementing of boreholes. In the coming years, slurries with nano-additives may be used in cases where it is necessary to obtain extraordinary tightness of the cement sheath in a borehole.

6

Nowe nanomateriały do konstrukcji sprzętu sportowego

Jifang Yuan, Jianguo Chen, Yong Xu

Przemysł Chemiczny

|

2023

|

T. 102, nr 8

783--794

PL

Nowe nanomateriały dla sprzętu sportowego zostały przygotowane poprzez wzmocnienie żywicy epoksydowej (EP) włóknami węglowymi (CF) i/lub nanorurkami węglowymi (CNT) w celu poprawy jakości, twardości, plastyczności i odporności na starzenie materiałów kompozytowych. CNT zostały równomiernie rozmieszczone poprzez filtrację próżniową i fizyczne osadzanie na powierzchni włókien CF. Wytrzymałość na zginanie kompozytów CF/EP-CNT była o 28,08% większa niż niemodyfikowanego kompozytu CF/EP. Po starzeniu w temp. 120°C naprężenia w kompozycie zostały rozproszone ze względu na doskonałą dyspergowalność CNT, a tłumienie długich pęknięć spowodowało zmniejszenie obszaru uszkodzenia.

EN

New nanomaterials for sport equipment were prepd. by reinforcing an epoxy resin (EP) with C fibers (CF) and/or C nanotubes (CNT) to improve quality, hardness, plasticity and aging resistance of the composite materials. The CNT were uniformly dispersed by vacuum filtration and phys. deposition on CF fiber surface. The bending strength of CF/EP-CNT composites was by 28.08% higher than that of an unmodified CF/EP composite. After aging at 120°C, the stress in the composite was dispersed due to the excellent dispersibility of CNT, and the suppression of long cracks resulted in a redn. of damage area.

7

Morphology and selected properties of NR/BR/CNT nanocomposites – effect of ethanol-assisted mixing

Zhang Juzheng, Gu Zheng, Meng Chao, Wang Jianfa, Sui Jinyong

Polimery

|

2023

|

Vol. 68, nr 5

251--258

EN

Carbon nanotubes (CNT) and ethanol-assisted mixing were used to obtain composites based on a mixture of natural rubber and butadiene rubber (NR/BR 80/20). The structure of the composites was determined by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscopy (SEM). Thermal aging tests were also carried out and the vulcanization process was characterized. SEM confirmed the homogeneous dispersion of CNTs in the polymer matrix. Improvements in tensile and tear strength as well as thermal stability were also achieved.

PL

Do otrzymywania kompozytów na bazie mieszaniny kauczuku naturalnego i butadienowego (NR/BR 80/20) zastosowano nanorurki węglowe (CNT) i mieszanie wspomagane etanolem. Strukturę kompozytów określono za pomocą spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) oraz skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Przeprowadzono również badania starzenia termicznego oraz scharakteryzowano proces wulkanizacji. Metodą SEM potwierdzono jednorodną dyspersję CNT w osnowie polimerowej. Uzyskano również poprawę wytrzymałości na rozciąganie i rozdzieranie oraz stabilności termicznej.

8

Nanorurki węglowe jako nowoczesny materiał do konstrukcji czujników

Lenik Joanna

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2023

|

nr 1

26--31

PL

Odkrycie nanorurek węglowych (CNT) w 1991 roku przez Sumio lijimę zapoczątkowało nową erę w materiałoznawstwie i nanotechnologii. Nanorurki węglowe to rodzaj alotropowej odmiany węgla, która budową przypomina walec. Twory te są niezwykle mocne i trudne do złamania, ale nadal lekkie. Ze względu na swoje fenomenalne właściwości elektryczne, termiczne, mechaniczne i chemiczne nanorurki węglowe są jednym z najlepiej przebadanych nanomateriałów. Wykorzystywane są w wielu dziedzinach, m.in. w medycynie, farmacji, nanoelektronice, nanokompozytach, w technologii elektronowej, przemyśle zbrojeniowym i wielu innych. Nanorurki węglowe są też często wykorzystywane w elektrochemii do konstrukcji czujników (tj. potencjometryczne), mających na celu poprawę ich odpowiedzi analitycznej. Nanomateriały te, ze względu na swoje unikatowe właściwości oraz ogromny obszar zastosowań, stanowią bardzo cenny materiał, który będzie zapewne głównym obiektem badań przyszłych technologii.

EN

The discovery of carbon nanotubes (CNTs) in 1991 by Sumio lijima gave rise to a new era in material science and nanotechnology. Carbon nanotubes are a kind of carbon allotrope that resembles a tube of carbon atoms. They are extremely strong and are difficult to break, but they are still light. Due to their phenomenal electrical, thermal, mechanical and chemical properties, carbon nanotubes are one of the most tested nanomaterials. They are used in many fields, including medicine, pharmacy, nanoelectronics, nanocomposites, electron technology, the defense industry and many others. Carbon nanotubes are also often used in electrochemistry for the construction of sensors (i.e. potentiometric ones), aiming to improve their analytical response. This nanomaterial, due to its unique properties and a vast area of application, is a very valuable material that will probably be the main object of research future technologies.

9

Próbnik pasywny z nanorurkami węglowymi jako innowacyjne narzędzie w monitoringu środowiska wodnego

Godlewska Klaudia, Paszkiewicz Monika

Analityka : nauka i praktyka

|

2023

|

nr 4

22--27

PL

Artykuł opracowany na podstawie rozprawy doktorskiej dr. Klaudii Godlewskiej pt.: Nanorurki węglowe jako innowacyjne sorbenty w ekstrakcji pasywnej mikrozanieczyszczeń środowiska wodnego nagrodzonej przez Komitet Chemii Analitycznej PAN w 2023 roku w konkursie na najlepsze prace doktorskie. Nagroda ufundowana przez firmę Witko.

10

Druga rewolucja w konstrukcji lamp rentgenowskich

Jezierski Grzegorz

Postępy Techniki Jądrowej

|

2022

|

z. 4

23--30

PL

W artykule przedstawiono najnowsze osiągnięcia w konstrukcji lamp rentgenowskich, które można określić drugą rewolucją. Mianowicie podstawowy problem jaki stwarzają dotychczasowe rozwiązania wynikające ze stosowania termicznego źródła elektronów (m.in. problem chłodzenia, sterowania pracą lampy) został rozwiązany poprzez wykorzystanie nanotechnologii do konstrukcji innowacyjnych źródeł elektronów w oparciu o emisję polową (nanorurki węglowe czy mikro-ostrza).

EN

The article presents the latest achievements in the design of X-ray tubes, which can be described as the second revolution. Namely, the basic problem posed by the current solutions resulting from the use of a thermal electron source (including the problem of cooling, tubes control) has been solved by using nanotechnology to construct innovative electron sources based on field emission (carbon nanotubes or micro-tips).

11

Effect of reaction time on the structure and optical properties of P3HT/MWCNT-OH nanocomposites

Nurazzi, Norizan Mohd, Abdullah Norli, Ngah Demon Siti Zulaikha, Halim Norhana Abdul, Sa'aya Nurul Syahirah Nasuha, Mohamad Imran Syakir

Polimery

|

2022

|

Vol. 67, nr 5

205--211

EN

In the present study, regioregular poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT) coated hydroxylated multi-walled carbon nanotubes (MWCNT-OH) nanocomposites were prepared over different reaction times of non-covalent functionalization. The reaction time was set as 24, 48, 72, 96, and 120 hours. The structure and optical characteristics of nanocomposites were analyzed using Fourier-transform infrared (FTIR) and ultraviolet-visible (UV-Vis) spectroscopy, respectively. Reaction time affected prepared nanocomposites by decreasing the intensity of the P3HT/MWCNT-OH peaks gradually with increasing of the reaction time. Comparing with the pure P3HT and MWCNT-OH, the calculated energy band gap and the Urbach energy of the nanocomposites were reduced proportionally as the reaction time reached 120 hours and achieved 2.60 and 0.329 eV, respectively.

PL

Syntetyzowano hydroksylowane wielościenne nanorurki węglowe (MWCNT-OH) pokryte stereoregularnym poli(3-heksylotiofen-2,5-diylu) (P3HT) oraz zbadano wpływ czasu reakcji niekowalencyjnej funkcjonalizacji na strukturę i właściwości optyczne otrzymanego nanokompozytu. Czas reakcji wynosił 24, 48, 72, 96 i 120 godzin. W badaniach wykorzystano spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera (FTIR) oraz ultrafioletową UV-Vis. Wraz ze wzrostem czasu reakcji następowało stopniowe zmniejszenie intensywności pików P3HT/MWCNT-OH. W porównaniu z P3HT i MWCNT-OH obliczona przerwa energetyczna i energia Urbacha zmniejszały się wraz z wydłużeniem czasu reakcji i osiągnęły odpowiednio 2,60 i 0,329 eV przy czasie reakcji 120 godzin.

12

Druga rewolucja w konstrukcji lamp rentgenowskich

Jezierski Grzegorz

Inżynier i Fizyk Medyczny

|

2022

|

Vol. 11, nr 5

427--432

PL

Promieniowanie rentgenowskie jest dzisiaj szeroko wykorzystywane już nie tylko w medycynie czy w różnych dziedzinach nauki (fizyka, chemia, biologia, inżynieria materiałowa), ale również w wielu innych dziedzinach – przemyśle, rolnictwie, produkcji żywności oraz farmaceutyków, ochronie środowiska, szeroko pojętym bezpieczeństwie (security), a także w obszarze kultury (archeometria i historia kultury oraz sztuki). Natura i właściwości promieniowania rentgenowskiego pozwalają badać wewnętrzne struktury różnych (praktycznie wszystkich) materiałów i obiektów zarówno na poziomie makro-, jak i mikrostruktury. Procesy produkcyjne w przemyśle stają się coraz bardziej złożone. Nowe i coraz bardziej zróżnicowane technologie powodują konieczność stosowania takich rozwiązań w zakresie kontroli, które są w stanie uwidocznić ukryte lub bardzo małe struktury – tzw. obszar NDT1. Aby zapewnić bezpieczeństwo w dziedzinach takich jak aeronautyka, przemysł motoryzacyjny, niezbędna jest inspekcja stosowanych tam elementów, zespołów czy połączeń. Ciągły trend w kierunku miniaturyzacji i coraz większej zwartości układów elektronicznych w przemyśle elektronicznym pociąga za sobą konieczność stosowania inspekcji rentgenowskiej, umożliwiającej uzyskiwanie dużych powiększeń przy zapewnieniu dużej rozdzielczości uzyskiwanego obrazu. Stąd też obserwuje się dzisiaj bardzo dynamiczny rozwój tzw. mikrotomografii komputerowej.

13

Influence of the Interface of Carbon Nanotube-Reinforced Aluminum Matrix Composites on the Mechanical Properties – a Review

Li Rong, Pan Zhilin, Zeng Qi, Xiaoli Ye

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 1

23--36

EN

Carbon nanotubes (CNTs) are a good reinforcement for metal matrix composite materials; they can significantly improve the mechanical, wear-resistant, and heat-resistant properties of the materials. Due to the differences in the atomic structure and surface energy between CNTs and aluminum-based materials, the bonding interface effect that occurs when nanoscale CNTs are added to the aluminum alloy system as a reinforcement becomes more pronounced, and the bonding interface is important for the material mechanical performance. Firstly, a comparative analysis of the interface connection methods of four CNT-reinforced aluminum matrix composites is provided, and the combination mechanisms of various interface connection methods are explained. Secondly, the influence of several factors, including the preparation method and process as well as the state of the material, on the material bonding interface during the composite preparation process is analyzed. Furthermore, it is explained how the state of the bonding interface can be optimized by adopting appropriate technical and technological means. Through the study of the interface of CNT-reinforced aluminum-based composite materials, the influence of the interface on the overall performance of the composite material is determined, which provides directions and ideas for the preparation of future high-performance CNT-reinforced aluminum-based composite materials.

14

Nanorurki węglowe - innowacyjny nanomateriał czy zagrożenie ekologiczne?

Godlewska Klaudia, Paszkiewicz Monika, Stepnowski Piotr

Analityka : nauka i praktyka

|

2022

|

nr 2

34--38

PL

Obecnie brakuje ustandaryzowanych protokołów oceny ekotoksyczności nanorurek węglowych w środowisku. Przygotowanie i szerokie wdrożenie takich znormalizowanych protokołów w środowisku naukowym i odpowiednich organach regulacyjnych jest niezbędnym krokiem w ocenie ryzyka ekologicznego.

15

Effects of carbon nanotubes and graphene on the structure and properties of natural rubber

Sui Jinyong, Gu Zheng, Zhang Xiaoyi, Li Zhenxu, Song Lining, Yang Lina, Wang Ning

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 4

217--223

EN

Natural rubber (NR) is an important strategic material for national defense industry. It is also used in the food industry and medicine. However, due to the unsaturated double bond, its aging resistance, mechanical properties and solvent resistance are very poor. In order to improve these properties, carbon nanotubes (CNTs) and reduced graphene oxide (rGO) were used, added at 1 : 1 ratio. The NR/CNTs/rGO nanocomposites were obtained by mechanical mixing aft er adding 1, 2, 3 and 4 phr of fi ller. The infl uence of the fi ller content on the structure (TEM), vulcanization properties, abrasion and solvent resistance, mechanical properties, dynamic mechanical properties (DMA) and thermal properties (TGA) of nanocomposites was investigated. Increasing the content of CNTs/rGO increased the crosslinking density of the composites. TEM studies showed that CNTs and graphene sheets were evenly dispersed throughout the NR matrix. They also had good compatibility with the rubber matrix. The addition of CNTs and graphene increased the abrasion and solvent resistance as well as improved the mechanical properties. TGA analysis showed that the nanocomposites had excellent thermal stability. The best properties were obtained with the CNTs/rGO content of 2 phr.

PL

Kauczuk naturalny (NR) stanowi ważny materiał strategiczny dla przemysłu obronnego. Znajduje również zastosowanie w przemyśle spożywczym i medycynie. Jednak obecność w cząsteczce nienasyconych podwójnych wiązań powoduje osłabienie jego odporności na starzenie, pogorszenie wytrzymałości mechanicznej i odporności na działanie rozpuszczalników. W celu poprawy tych właściwości do kauczuku naturalnego wprowadzono nanorurki węglowe (CNTs) i zredukowany tlenek grafenu (rGO), dodawane w stosunku 1 : 1. Nanokompozyty NR/CNTs/rGO otrzymywano metodą mechanicznego mieszania NR z 1, 2, 3 lub 4 phr napełniacza (CNTs/rGO). Zbadano wpływ zawartości dodatku na strukturę (TEM), właściwości wulkanizacyjne, właściwości mechaniczne, odporność na ścieranie i działanie rozpuszczalnika, dynamiczne właściwości mechaniczne (DMA) i właściwości termiczne (TGA) wytworzonych kompozytów. Zwiększenie udziału CNTs/rGO powodowało zwiększenie gęstości usieciowania kompozytów. Z badań TEM wynika, że cząstki CNTs i grafenu były równomiernie rozproszone w osnowie NR i wykazywały dobrą kompatybilność z kauczukiem naturalnym. Dodatek CNT i grafenu zwiększył odporność na ścieranie i działanie rozpuszczalników oraz poprawił właściwości mechaniczne naturalnego kauczuku. Na podstawie analizy TGA stwierdzono, że nanokompozyty charakteryzowały się doskonałą stabilnością termiczną. Najlepszymi właściwościami użytkowymi odznaczały się kompozyty NR zawierające 2 phr CNTs/rGO.

16

Composites based on conductive polymer with carbon nanotubes in DMMP gas sensors – an overview

Nurazzi N. M., Harussani M. M., Siti Zulaikha N. D, Norhana A. H., Imran Syakir M., Norli A.

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 2

85--97

EN

A number of recent terrorist attacks make it clear that rapid response, high sensitivity and stability are essential in the development of chemical sensors for the detection of chemical warfare agents. Nerve agent sarin [2-(fluoro-methyl-phosphoryl) oxypropane] is an organophosphate (OP) compound that is recognized as one of the most toxic chemical warfare agents. Considering sarin’s high toxicity, being odorless and colorless, dimethyl methylphosphonate (DMMP) is widely used as its simulant in the laboratory because of its similar chemical structure and much lower toxicity. Thus, this review serves to introduce the development of a variety of fabricated chemical sensors as potential sensing materials for the detection of DMMP in recent years. Furthermore, the research and application of carbon nanotubes in DMMP polymer sensors, their sensitivity and limitation are highlighted. For sorption-based sensors, active materials play crucial roles in improving the integral performances of sensors. The novel active materials providing hydrogen-bonds between the polymers and carbon nanotubes are the main focus in this review.

PL

Przeprowadzone w ostatnich latach liczne ataki terrorystyczne jasno wskazują, że w wypadku czujników do wykrywania chemicznych środków bojowych są niezbędne: ich wysoka czułość, szybka reakcja i stabilność. Środek paralityczno-konwulsyjny sarin (2-fluorometylofosforylooksypropan) to związek fosforoorganiczny (OP) uznawany za jeden z najbardziej toksycznych dostępnych chemicznych środków bojowych. Ze względu na to, że jest on bezwonny, bezbarwny, a ponadto bardzo toksyczny, w badaniach laboratoryjnych szeroko stosuje się jego symulator – metylofosfonian dimetylu (DMMP), o podobnej strukturze chemicznej i znacznie mniejszej toksyczności. W artykule przedstawiono rozwój technologii czujników chemicznych do wykrywania gazu DMMP. Omówiono badania dotyczące wykorzystania kompozytów polimerowych z udziałem nanorurek węglowych w czujnikach gazu DMMP. W wypadku czujników, w których wykorzystuje się zjawisko sorpcji, kluczową rolę w poprawie ich wydajności odgrywają materiały aktywne. W niniejszym przeglądzie skupiono się na nowatorskich materiałach aktywnych, w których występują wiązania wodorowe między polimerem a nanorurkami węglowymi.

17

Carbon nanotubes-based sensor for ammonia gas detection - an overview

Nurazzi N. M., Demon Siti Zulaikha N., Halim Norhana A., Mohamad Syakir I., Abdullah Norli

Polimery

|

2021

|

T. 66, nr 3

175--186

EN

A sensitive, selective and reliable sensing techniques for ammonia (NH3) gas detection have been highly demanded since NH3 is both a commonly utilized gas in various industrial sectors, and considered as a toxic and caustic agent that can threat human health and environment at a certain level of concentrations. In this article, a brief on the fundamental working principles of sensor specifications of the analytes detection techniques relying has been reviewed. Furthermore, the mechanism of NH3 detection and recent progress in the development of advanced carbon nanotubes (CNTs)-based NH3 gas sensors, and their performance towards the hybridization with the conductive polymers was comprehensively reviewed and summarized. Finally, the future outlook for the development of highperformance NH3 sensors was presented in the conclusions part.

PL

Amoniak (NH3) to gaz powszechnie stosowany w różnych sektorach przemysłu, jest toksyczny i żrący, a powyżej określonego poziomu stężeń może zagrozić ludzkiemu zdrowiu i środowisku, dlatego ciągle trwają poszukiwania czułych, selektywnych i niezawodnych metod wykrywania gazów amoniakalnych. W niniejszym artykule dokonano przeglądu specyfikacji i podstawowych zasad działania czujników stosowanych w technikach wykrywania takich analitów. Szczegółowo przeanalizowano też mechanizm wykrywania i niedawny postęp w opracowywaniu zaawansowanych czujników do wykrywania gazu NH3 , opartych na nanorurkach węglowych (CNTs), a także ich modyfikacje obejmujące hybrydyzację z polimerami przewodzącymi. Przedstawiono również perspektywy rozwoju wysoko wydajnych czujników NH3.

18

Zaczyny cementowe z dodatkiem nanorurek węglowych do uszczelniania otworów wiertniczych o wysokiej temperaturze i ciśnieniu złożowym (150C, 90 MPa)

Kędzierski Miłosz, Rzepka Marcin

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 5

323--331

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań wpływu nanorurek węglowych (ang. carbon nanotubes – CNTs) na parametry technologiczne zaczynów i kamieni cementowych w warunkach bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia (150C, 90 MPa). W badaniach zastosowano wielościenne nanorurki węglowe (ang. multi-walled carbon nanotubes – MWCNTs) o średnicy zewnętrznej 10–20 nm i długości 10–30 µm. Zaczyny cementowe zawierały 0,1% bwoc (tj. w stosunku do masy suchego cementu) nanorurek węglowych. Receptury cementowe opracowane zostały w INiG – PIB w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających. Badania przeprowadzono w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury: 150C i 90 MPa. Zaczyny sporządzono na osnowie cementu wiertniczego klasy G. Przy opracowywaniu receptur kierowano się wymaganiami, jakie powinien spełniać zaczyn cementowy użyty do cementowania rur okładzinowych w warunkach występowania wysokiej temperatury oraz ciśnienia złożowego. Zaczyny miały gęstość od około 1900 kg/m3 do około 2250 kg/m3 (zaczyn z dodatkiem hematytu). Na zaczynach cementowych wykonano badania gęstości, rozlewności, parametrów reologicznych, filtracji oraz czasu gęstnienia. Badania wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur prowadzono po 2, 7, 14 i 28 dniach. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po 28 dniach hydratacji) osiągały wyjątkowo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, nawet 45 MPa. Uzyskano również wysokie wartości przyczepności kamienia cementowego do rur – około 7 MPa po 28 dniach hydratacji. W wyniku przeprowadzonych badań zdobyto istotne informacje o możliwościach zastosowania nanorurek węglowych do modyfikacji zaczynów cementowych w warunkach bardzo wysokiej temperatury i ciśnienia. Przeprowadzone badania potwierdziły, że dodatek nawet niewielkich ilości CNTs poprawia parametry wytrzymałościowe kamienia cementowego w porównaniu z próbką bazową bez takiego dodatku, a także powoduje skrócenie czasu gęstnienia zaczynów cementowych oraz obniżenie filtracji. Ponadto dodatek nanorurek węglowych spowodował wzrost lepkości plastycznej i granicy płynięcia zaczynu cementowego. Sprawia to, że zaczyny z dodatkiem MWCNTs będą skuteczniej wypierać płuczkę z otworu wiertniczego i znacząco wpływać na jakość cementowania.

EN

The article presents the results of the influence of carbon nanotubes on the mechanical parameters of cement stones under high temperature and pressure conditions (150C, 90 MPa). The tests used multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with an external diameter of 10–20 nm and a length of 10–30 μm. Cement slurries contained 0.1% of CNTs bwoc (by the weight of cement). Laboratory tests of cement slurries were carried out at the Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out under conditions of increased pressure and temperature at 150C, 90 MPa. Cement slurries were prepared on the basis of class G drilling cement. Developing recipes were guided by the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing in the conditions of high temperature and reservoir pressures. The densities of tested slurries ranged from 1900 kg/m3 to 2250 kg/m3 (slurries with the addition of hematite). The cement slurries were tested for density, fluidity, rheological parameters, filtration and thickening time. Compressive strength tests and measuring adhesion were carried out after 2, 7, 14 and 28 days. Cement slurry recipes with very good technological parameters were developed and after curing (after 28 days of hydration) had very high values of compressive strength, reaching up to 45 MPa. Cements were characterized by high values of adhesion to pipes reaching up 7 MPa after 28 days. The research showed significant information about possible applications of carbon nanotubes to modify the cement slurry under conditions of high temperature and pressure. The conducted tests confirmed that the addition of even small amounts of CNTs improves the mechanical parameters of the cement stone compared to the base sample without such addition, and also reduces the thickening time of cement slurries and reduces filtration. It is investigated that CNTs addition increases the viscosity and yield point of cement slurry. As a result, slurries with the addition of MWCNTs will more effectively displace the mud from the borehole and significantly affect the quality of cementation.

19

Wpływ nanorurek węglowych (CNTs) na parametry mechaniczne kamieni cementowych w warunkach HPHT

Kędzierski Miłosz, Rzepka Marcin, Kremieniewski Marcin

Nafta-Gaz

|

2021

|

R. 77, nr 2

106--117

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań wpływu nanorurek węglowych (CNTs) na parametry mechaniczne kamieni cementowych w warunkach HPHT. W badaniach zastosowano wielościenne nanorurki węglowe (MWCNTs) o średnicy zewnętrznej 10–20 nm i długości 10–30 µm. Do zaczynów dodawano 0,1% nanorurek węglowych. Receptury cementowe opracowane zostały w Laboratorium Zaczynów Uszczelniających Instytutu Nafty i Gazu – Państwowego Instytutu Badawczego. Badania przeprowadzono w warunkach podwyższonego ciśnienia i temperatury w zakresie temperatur 60–130C i zakresie ciśnień 25–80 MPa. W przypadku temperatury 60C jako spoiwo wiążące zastosowano cement portlandzki CEM I 42,5R oraz cement wiertniczy G. Zaczyny dla temperatur od 80C do 130C sporządzono na osnowie cementu wiertniczego G. Przy opracowywaniu receptur kierowano się wymaganiami, jakie powinien spełniać zaczyn cementowy użyty do cementowania rur okładzinowych w warunkach występowania bardzo wysokich temperatur oraz ciśnień złożowych. Zaczyny po- siadały gęstość od około 1840 kg/m3 (zaczyny dla temperatury 60C) do około 2250 kg/m3 (zaczyny z dodatkiem hematytu). Badania wytrzymałości na ściskanie i przyczepności do rur prowadzono po 2, 7, 14 i 28 dniach. Opracowano receptury o bardzo dobrych parametrach technologicznych, które po utwardzaniu (po okresie 28 dni hydratacji) posiadały bardzo wysokie wartości wytrzymałości na ściskanie, osiągające nawet do 44 MPa. Uzyskano również wysokie wartości przyczepności kamienia cementowego do rur, dochodzące do około 8 MPa po 28 dniach hydratacji, oraz wytrzymałości na zginanie, wynoszące około 11 MPa. Przeprowadzone badania ujawniają pozytywny wpływ dodatku nanorurek węglowych na wytrzymałość kamieni cementowych z ich dodatkiem. Zmodyfikowane w ten sposób kamienie charakteryzują się wysokimi wartościami wytrzymałości na ściskanie oraz wysokimi przyczepnościami do rur stalowych. Konieczne są jednak dalsze badania w kierunku określenia wpływu nanorurek węglowych na mikrostrukturę stwardniałych zaczynów cementowych. Niezbędne jest również kontynuowanie badań nad określeniem optymalnych ilości tych środków oraz doborem najbardziej kompatybilnych dodatków do zaczynów cementowych działających w sposób optymalny w połączeniu z nanocząsteczkami.

EN

The article presents the results of testing the influence of carbon nanotubes on the mechanical parameters of cement stones under HPHT conditions. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) with an external diameter of 10–20 nm and a length of 10–30 μm were used for testing. 0.1% of carbon nanotubes was added to the cement slurry. Laboratory tests of cement slurries were carried out at Oil and Gas Institute – National Research Institute. The tests were carried out under conditions of increased pressure and temperature in the temperature range of 60–130C and the pressure range of 25–80 MPa. CEM I 42.5R Portland cement and Class G drilling cement were used to make the slurries at temperature of 60o C. Cement slurries for temperatures from 80o C to 130o C were prepared on the basis of class G drilling cement. The recipes were developed on the basis of the requirements to be met by cement slurry for the cementing of casing under conditions of very high temperatures and reservoir pressures. The densities of tested slurries ranged from 1,840 kg/m3 (slurries at a temperature of 60C) to 2.250 kg/m3 (slurries with the addition of hematite).Compressive strength tests and adhesion measurements were carried out after 2, 7, 14 and 28 days. Cement slurry recipes with very good technological parameters were developed, which after curing (after 28 days of hydration) showed very high values of compressive strength, reaching up to 44 MPa. Cements were characterized by high values of adhesion to pipes reaching up 8 MPa after 28 days and flexural strength of about 11 MPa. The test results show that the addition of carbon nanotubes has a positive effect on the mechanical strength of cement stones with their addition. The stones modified in this way are characterized by high compressive strength and high adhesion to steel pipes. Further research is needed to determine the influence of carbon nanotubes on the microstructure of hardened cement slurries. It is also necessary to conduct further research on the determination of the optimal amounts of these agents and the selection of the most compatible additives for cement slurries that work optimally in combination with nanoparticles.

20

Nanorurki węglowe - innowacyjne sorbenty w technikach przygotowywania próbek do oznaczania pozostałości farmaceutyków w wodzie

Godlewska Klaudia, Paszkiewicz Monika, Stepnowski Piotr

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

|

2021

|

nr 1

41--47

PL

Nanorurki węglowe w ciągu ostatnich kilku dekad niezmiennie przyciągają uwagę w wielu dziedzinach zastosowań, w tym w chemii analitycznej. Wielu badaczy i naukowców wykazało ogromne zainteresowanie rozwojem metod ekstrakcji, zwłaszcza w przypadku oznaczania zanieczyszczeń wodnych występujących na bardzo niskich poziomach stężeń, jak np. farmaceutyki. Dzięki swoim wyjątkowym właściwościom nanorurki węglowe zostały niewielokrotnie użyte jako innowacyjne sorbenty w różnych technikach przygotowywania próbek do analizy instrumentalnej, w tym: ekstrakcji do fazy stałej oraz dyspersyjnej ekstrakcji do fazy stałej itp. Z tego względu w niniejszej pracy skupiono się na właściwościach adsorpcyjnych nanorurek węglowych oraz możliwości ich wykorzystania jako sorbentu w technikach przygotowywania próbek wody do oznaczania pozostałości farmaceutyków.

EN

Over the past few decades, carbon nanotubes have consistently attracted attention in many fields of application, including analytical chemistry. Many researchers and scientists have shown great interest in the development of extraction methods, especially for the determination of water contaminants present at very low concentration levels, such as pharmaceuticals. Due to their unique properties, carbon nanotubes have been repeatedly used as innovative sorbents in various techniques of sample preparation for instrumental analysis, including solid phase extraction and dispersive solid phase extraction, etc. For this reason, this paper focuses on the adsorption properties of carbon nanotubes and the possibility of their use as a sorbent in the techniques of preparing water samples for the determination of pharmaceutical residues.