Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Wykorzystanie metody zol-żel w modyfikacji materiałów ceramicznych nanocząstkami srebra

Rozmysłowska A., Jastrzębska A. M., Ciołek L., Olszyna A.

Szkło i Ceramika

|

2018

|

R. 69, nr 1

7--11

PL

W niniejszej pracy zaprezentowano stan badań na podstawie przeglądu literatury dotyczącej właściwości nanocząstek srebra (nano-Ag). Szczegółowo opisano właściwości korzystne z punktu widzenia zakładanych zastosowań, a także niekorzystne, powodujące wzrost zagrożenia związanego z cytotoksycznością i ekotoksycznością nano-Ag. Zaprezentowano przegląd literatury dotyczącej modyfikacji nano-Ag tlenkami metali oraz w kompleksowy sposób opisano różne metody wytwarzania nanomateriałów z tej grupy oraz układy wieloskładnikowe bioszkieł. Potwierdzono, że metoda zol-żel jest nie tylko mało skomplikowana z technologicznego punktu widzenia, ale także bardzo elastyczna, poprzez możliwość zastosowania różnych rodzajów prekursorów ceramiki i szerokiego wachlarza warunków prowadzonych procesów. Dane wskazują, że modyfikacje nanocząstek Ag tlenkiem glinu z wykorzystaniem metody zol-żel prowadzą do otrzymania ciekawych właściwości biologicznych, często znacząco różnych w porównaniu do wolnych nanocząstek Ag. Wciąż jednak trudnością pozostaje kontrola morfologii produktu końcowego i powtarzalność procesów zol-żel, ze względu na występujące zjawisko dyfuzji i transportu masy, które powoduje często rozrost wielkości wytwarzanych cząstek, a także powstawanie aglomeratów.

EN

This paper presents a review of the literature on the properties of silver nanoparticles (nano-Ag). Properties that are beneficial from the point of view of the intended applications have been described in detail, as well as undesired properties that increase the risk associated with the cytotoxicity and ecotoxicity of nano-Ag. A review of the literature concerning the modification of nano-Ag with metal oxides was also presented. Various methods for the production of nanomaterials from this group, as well as multi-component systems of bioglass, have been described in a comprehensive way. It was shown that the sol-gel method is not only not very complicated from a technological point of view, but also very flexible, through the possibility of using different types of ceramic precursors and a wide range of conditions of the processes. Data indicate that modifications of Ag with alumina particles using the sol-gel method lead to the production of interesting biological properties, often significantly different compared to free Ag nanoparticles. However, it is still difficult to control the final product morphology and the repeatability of the sol-gel processes because of the phenomenon of diffusion and mass transport often results in the size increase of the produced particles as well as the formation of agglomerates.

2

Opracowanie i charakterystyka biokompozytu z chitozanu i bioszkła dotowanego ZnO

Ciołek L., Biernat M., Jaegermann Z., Tymowicz-Grzyb P., Jastrzębska A., Olszyna A.

Szkło i Ceramika

|

2018

|

R. 69, nr 6

17--20

PL

W pracy przedstawiono oczekiwania i wymagania stawiane podczas projektowania biomateriałów stosowanych jako wypełnienia ubytków tkanki kostnej. Jako przykład złożoności procesu opracowywania wykorzystano wyniki badań, których celem było wytworzenie i wstępna ocena właściwości fizykochemicznych porowatych biokompozytów na bazie roztworów chitozanu oraz bioszkła z układu CaO-SiO2-P2O5 dotowanego ZnO. Wytworzone biokompozyty mają odpowiednio dobrany skład chemiczny i optymalny do osteointegracji, średni wymiar porów. Wyniki badań SEM-EDS po inkubacji w SBF potwierdzają zdolność do bioaktywności. Jednak, aby opracowane biokompozyty mogły być rozważane jako materiały do wypełniania ubytków tkanki kostnej wymagają one dalszych badań, zalecanych w normie ISO 10993-1.

EN

The paper presents the expectations and requirements for designing of biomaterials used for filling bone tissue defects. Results of the research on preparation and preliminary assessment of physicochemical properties of porous biocomposites based on chitosan solutions and bioglass from the ZnO-doped CaO-SiO2-P2O5 system were used as an example of the complexity of the design process. The obtained biocomposites have a properly prepared chemical composition and an average pore size, optimal for osteointegration. The results of SEM-EDS studies after incubation in SBF confirm the ability to bioactivity. However, for considering the developed biocomposites as materials for filling bone defects, further research in accordance with ISO 10993-1 is required.

3

Mechanical properties of Si3N4 – graphene composites sintered by SPS method

Klimczyk P., Jaworska L., Cygan S., Morgiel J., Major Ł., Olszyna A.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2017

|

Vol. 57, no. 4

235--239

EN

Silicon nitride powder with a small addition of magnesium oxide and yttria stabilized tetragonal zirconia fine particles was used as a starting material. Multilayer graphene nanoplatelets were used as filler for silicon nitride based composites. Graphene content in the mixtures was 0‒2 wt. %. The composites were obtained by the Spark Plasma Sintering method at 1650°C under 35 MPa of uniaxial pressure. Separation of the agglomerated graphene platelets in the matrix was observed for these materials. Insufficient dispersity of graphene slightly decreased the mechanical properties of Si3N4 ceramics. The SEM and TEM microstructural analysis of sintered materials show that the applied pressure during the sintering process leads to the orientation of the graphene phase and in consequence causes anisotropy of properties. The differences of friction coefficients were examined with the Ball-on-Disc method for the two directions (parallel and perpendicular to the pressing axis). Also the specific wear rate of the ball for the direction parallel to pressing axis differ significantly in comparison to the wear for the direction perpendicular to the pressing direction.

4

Microstructure of chitosan-based, ZnO-doped antibacterial composite

Ciołek L., Biernat M., Jaegermann Z., Zaczyńska E., Czarny A., Jastrzębska A., Olszyna A.

Engineering of Biomaterials

|

2017

|

Vol. 20, no. 143 spec. iss.

18

5

Czynniki wpływające na jakość powierzchni barwnych farb ceramicznych utrwalanych techniką laserową na podłożu szklanym

Chmielewska D., Gebel R., Olszyna A., Synowiec B., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M.

Szkło i Ceramika

|

2016

|

R. 67, nr 5

18--22

PL

Praca prezentuje wyniki badań prowadzonych w ramach projektu pt. „Innowacyjna technologia barwnego, laserowego zdobienia szkła płaskiego środkami ceramicznymi”. Badania prowadzono z użyciem dwóch laserów o działaniu ciągłym: lasera światłowodowego SP-100 C o mocy do 100 W i długości fali 1070 nm oraz lasera światłowodowego GLPM o mocy do 10 W i długości fali 532 nm. Podłoże stanowiły tafle szklane szkła hartowanego. Materiałem do badań były farby ceramiczne na bazie topników ołowiowych i bezołowiowych. Wykazano wpływ parametrów pracy lasera (gęstość mocy, geometria układu) na jakość powierzchni barwnej poprzez wyznaczanie parametrów chropowatości Ra i Rz oraz zależność tych parametrów od składu chemicznego badanych farb. Badano wpływ rodzaju wypełnienia (kropkowe, krzyżowe, liniowe) na jakość powierzchni i intensywność barwy. W badaniach wykazano zależność grubości warstwy dekoracji od dawki promieniowania laserowego, jak również zależność parametru chropowatości Ra od konfiguracji naświetlania laserowego (oddziaływanie promieniowania bezpośrednio na warstwę barwną i przez szkło). Przykłady tak wykonanych dekoracji prezentują zamieszczone zdjęcia.

EN

This paper presents the results of a research conducted within the framework of the project titled “Innovative technology of colour, laser decoration of flat glass with ceramic agents”. The tests were performed with two permanent operating lasers: fibre laser SP-100 C with the capacity of 100 W and the wavelength of 1070 nm and the fibre laser GLPM with the capacity of 10 W and the wavelength of 532 nm. Hardened glass panes were used as a substrate. The materials tested in the study were ceramic colours based on lead and lead-free fluxes. The tests demonstrated that the laser parameters (power density, layout of the test setup) influence the quality of the coloured surface. The method applied for the test was determining the roughness parameters Ra and Rz and their dependence on the chemical composition of the tested colours. The influence of the filling type (dots, cross-form, linear) on the surface quality and colour intensity has been examined. The tests proved the dependence of the thickness of the decorative layer on the laser irradiation dose, as well the dependence of the Ra roughness parameter on the configuration of the laser exposition (irradiation on the coloured layer directly and through glass). The pictures enclosed are examples of decorations done with the use of the discussed methods.

6

Genotoxicity of antibacterial bioglasses obtained by sol-gel method for Salmonella typhimurium

Jadczyk P., Umińska-Wasiluk B., Ciołek L., Karaś J., Olszyna A.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 138

61

7

Genotoksyczność antybakteryjnych bioszkieł wytworzonych metodą zol-żel wobec Salmonella typhimurium

Jadczyk P., Umińska-Wasiluk B., Ciołek L., Karaś J., Olszyna A.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 135

21--27

PL

Problemem w stomatologii są choroby przyzębia. W zaawansowanej fazie tej choroby konieczna jest chirurgiczna interwencja z zastosowaniem odpowiednich biomateriałów dla regeneracji tkanek. Dlatego celem tej pracy było określenie genotoksyczności potencjalnych biomateriałów w postaci bioszkła glinokrzemianowego (B-I) oraz bioszkieł wapniowokrzemianowych (Z-5 i Z-8) wobec Salmonella typhimurium TA 98 i TA 100 w mikropłytkowym teście rewersji mutacji. Bioszkła ekstrahowano w 10 cm3 dimetylosulfotlenku (DMSO), wytrząsając przy 250 rpm po 2 g bioszkieł B-I i Z-8 oraz 1 g bioszkła Z-5 przez 72 h w temperaturze 37°C. Ekstrakty bioszkieł wprowadzano do testu w postaci roztworów w DMSO. Rozcieńczano je połowicznie, tak aby w czasie ekspozycji uzyskać dawki bioszkieł B-I i Z-8: 0,25-8,0 mg/cm3 a bioszkła Z-5: 0,125-8,0 mg/cm3. Wykonano testy bez i z aktywacją metaboliczną 30% frakcją S9. Bioszkło B-I powodowało rewersję mutacji w szczepie TA 100 w obecności frakcji S9. Pozwala to wnioskować, że bioszkle B-I występowały mutageny pośrednie powodujące powstawanie mutacji podstawiania par zasad na wykrywanie których pozwala szczep TA100. Dane literaturowe wskazują, że mogło to być następstwem łącznego działania składników tego bioszkła oraz pozostałości substratów użytych do ich wytworzenia. Nie zawierało ono mutagenów bezpośrednich powodujących powstawanie mutacji podstawiania par zasad ani mutagenów bezpośrednich i pośrednich powodujących powstawanie mutacji zmiany fazy odczytu, na wykrywanie których pozwala szczep TA98. Bioszkła Z-5 i Z-8 nie powodowały rewersji mutacji wobec żadnego ze stosowanych szczepów testowych. Uzyskane wyniki pozwalają rekomendować bioszkła Z-5 i Z-8 do dalszych badań poprzedzających ich kliniczne zastosowanie. Bioszkło B-I nie powinno być stosowane w chirurgicznym leczeniu chorób przyzębia.

EN

Periodontal disease causes problems in dentistry. Surgical intervention with appropriate biomaterials for tissue regeneration is necessary in advanced stages of the disease. Therefore, the aim of this study was to determine the genotoxicity of potential biomaterials in the form of aluminosilicate bioglass (B-I) and calciumsilicate bioglasses (Z-5 and Z-8) for Salmonella typhimurium TA 98 and TA 100 in the microplate reverse mutation test. The bioglasses were extracted with 10 cm3 of dimethyl sulfoxide (DMSO), shaken at 250 rpm for 2 g of B-I and Z-8 bioglass and 1 g of Z-5 bioglass for 72 h at 37°C. Extracts of bioglasses were introduced to the test in the form of solutions in DMSO. They were partially diluted, so that during the exposure 0.25-8.0 mg/cm3 dose of B-I and Z-8 bioglasses and 0.125-8.0 mg/cm3 dose of Z-5 bioglass were obtained. Tests were carried out with and without metabolic activation at 30% of S9 fraction. B-I bioglass caused a reversion of mutations in the TA 100 strain in the presence of S9 fraction. This suggests that indirect mutagens occurred in B-I bioglass that cause base substitution mutations, which TA100 strain detect. Literature data suggests that this could be a consequence of the combined effect of the components of this bioglass and the remains of the substrates used to produce them. Z-5 and Z-8 bioglasses did not result in the reversion of the mutation against any of the test strains used. The results indicate that there should be further study of Z-5 and Z-8 bioglasses prior to their clinical application, and that B-I bioglass should not be used in the surgical treatment of periodontal disease.

8

Badania in vitro aktywności przeciwbakteryjnej bioszkieł zawierających Mg, Sr i Au wytworzonych metodą zol-żel

Ciołek L., Olszyna A., Zaczyńska E., Czarny A., Biernat M.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 134

25--30

PL

Celem prowadzonych badań było określenie aktywności przeciwbakteryjnej in vitro bioaktywnych szkieł dotowanych Mg, Sr i Au. Przedstawiono badania zmodyfikowanych bioszkieł zawierających wybrane pierwiastki wprowadzone dla podwyższenia bioaktywności, które mogą wspomagać przebieg procesów fizjologicznych kościotworzenia i wykazywać działanie przeciwbakteryjne. Obecność magnezu w składzie biomateriału zwiększa jego bioaktywność. Stront wpływa na lepszą proliferację komórek kostnych. Złoto należy do grupy „ultraelementów” działających przeciwbakteryjnie oraz aktywuje procesy metaboliczne poprzez oddziaływanie na enzymy. Silany użyte podczas syntezy bioszkieł metodą zol-żel, także mogą zwiększać ich bioaktywność. Materiał odniesienia stanowiło bioszkło P5-VS zawierające 70% mas. SiO2, 5% mas. P2O5 oraz 25% mas. CaO. Bioszkła P5-VS-1_Mg i P5-VS-1_Sr, o takim samym składzie jak P5-VS wytworzono zastępując 1% mas. CaO odpowiednio MgO lub SrO. W przypadku bioszkieł P5-VS-Au_r-r i P5-VS-Au_nzk nanocząsteczki złota były dodane w ilości 0,00065% mas. i 0,002% mas. odpowiednio jako: roztwór koloidalny lub niejonowe złoto koloidalne. Właściwości fizykochemiczne wytworzonych bioszkieł obejmujące morfologię powierzchni, a także ich bioaktywność po kontakcie z roztworem symulującym osocze oraz wyniki cytotoksyczności zostały przedstawione w innym artykule. Stwierdzono, że bioszkła w kontakcie z płynem symulującym osocze (SBF) są bioaktywne oraz nie oddziałują cytotoksycznie na komórki L929. Wyniki badań in vitro aktywności przeciwbakteryjnej wytworzonych bioszkieł wykazały ich wyższą aktywność w stosunku do szczepu Staphylococcus aureus niż Pseudomonas aeruginosa. Wzrost mikroorganizmów najbardziej hamowało bioszkło P5-VS-1_Sr. Bioszkło P5-VS bez udziału Mg, Sr lub Au wykazywało najsłabsze działanie przeciwbakteryjne.

EN

The aim of this study was to determine in vitro antibacterial activity of bioactive glasses doped with Mg, Sr and Au. Authors showed tests of modified bioglasses containing selected elements incorporated to the composition in order to increase bioactivity, which could contribute to physiological processes of osteogenesis and exhibit bactericidal activity. The presence of magnesium in the composition of the biomaterial enhances its bioactivity. Strontium improves the proliferation of bone cells. Gold belongs to the group of “ultra-elements” which show antibacterial activity and activate metabolism by acting on enzymes. The silane used for the synthesis of sol-gel bioglasses may also increase bioactivity. Bioglass P5-VS containing 70 wt% of SiO2 and 25 wt% of CaO and 5 wt% of P2O5 was a reference material. Bioglasses P5-VS-1_Mg and P5-VS-1_Sr with the same composition as P5-VS were obtained by substituting 1 wt% of CaO by MgO or SrO respectively. In the case of bioglasses P5-VS-Au_r-r and P5-VS- -Au_nzk nanoparticles of Au were added in the amount of 0.00065 wt% and 0.002 wt% as colloidal solution or nonionic colloidal gold respectively. Physical and chemical properties of sol-gel bioactive glasses including grain morphology and bioactivity in simulated body fluid and the results of cytotoxicity were presented in a previous publication. It was found that bioglasses were bioactive in contact with simulated body fluid (SBF) and were not toxic on L929 cells in vitro. The results of in vitro antibacterial activity studies of obtained bioglasses showed higher activity against strain of Staphylococcus aureus than Pseudomonas aeruginosa. The growth of microorganisms was inhibited in the most effective way by the bioglass P5-VS-1_Sr. The P5-VS bioglass without Mg, Sr or Au shows the weakest bactericidal effect.

9

Silicon nitride – molybdenum cutting tools for the cast iron machining

Broniszewski K., Woźniak J., Petrus M., Czechowski K., Jaworska L., Olszyna A.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

167--175

EN

This article presents the result of the study of the properties of silicon nitride-molybdenum cutting tools. It describes the technological process of manufacturing composites with the use of Spark Plasma Sintering as the consolidation method. Obtained composites are characterized with high relative density and high values of Vickers hardness and fracture toughness. Dry machining tests performed on cast iron (ACO Eurobar GG FP) shows that produced cutting tools are characterized with good cutting performance comparable with commercial cutting tool. Si3N4 cutting tool edges wear uniformly without cracking or chipping.

PL

Artykuł prezentuje proces technologiczny wytwarzania ostrzy skrawających na osnowie azotku krzemu z dodatkiem molibdenu oraz wyniki badań ich podstawowych właściwości. Konsolidacja mieszanin proszkowych została przeprowadzona z wykorzystaniem metody Spark Plasma Sintering (SPS). Otrzymane kompozyty charakteryzują się wysoką gęstością względną oraz wysokimi wartościami twardości Vickersa i odporności na kruche pękanie. Przeprowadzone próby skrawania na sucho żeliwa (ACO Eurobar GG FP) wykazały, że wytworzone ostrza skrawające charakteryzują się wysoką wartością czasu życia ostrza, a ich zużycie przebiega w sposób równomierny bez widocznych pęknięć i wykruszeń.

10

Machinability tests using ceramic tools reinforced by nickel-coated graphene

Cygan T., Woźniak J., Kostecki M., Czechowski K., Gieruć N., Jaworska O., Olszyna A.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

179--185

EN

The study concerns the influence of nickle-coated graphene (GnNi) addition to alumina matrix and its impact on cutting performance of obtained composites. Nickel-coated graphene was mixed with alumina powder and consolidated using Spark Plasma Sintering (SPS) method. Influence of modified nano-filler and sintering method on cutting performance and physical such a density, hardness and fracture toughness was analyzed. Obtained composites were formed into cutting tool and subjected to machining tests. Cutting tools life and the surface roughness were investigated for 4 different tests. The results were compared with commercial cutting tools showing good cutting performance.

PL

Niniejszy artykuł omawia działanie dodatku grafenu pokrywanego niklem (GnNi) na osnowę tlenku glinu oraz jego wpływ na właściwości skrawne otrzymanych kompozytów. Grafen pokrywany niklem został wymieszany z proszkiem tlenku glinu i skonsolidowany z użyciem metody Spark Plasma Sintering (SPS). Przeanalizowano wpływ zmodyfikowanego nano-wypełniacza oraz metody spiekania na właściwości skrawne oraz takie właściwości fizyczne jak gęstość, twardość oraz odporność na kruche pękanie. Z otrzymanych kompozytów uformowano narzędzia skrawające, które poddano następnie próbom skrawania. Zbadano długość życia ostrza oraz chropowatość powierzchni dla kompozytu z najlepszymi właściwościami mechanicznymi (1% wag. dodatku GnNi). Wytworzone ostrza skrawające charakteryzowały się właściwościami skrawnymi na tym samym poziomie co ostrza komercyjne.

11

Cutting performance of alumina-graphene oxide composites

Woźniak J., Broniszewski K., Kostecki M., Czechowski K., Jaworska L., Olszyna A.

Mechanik

|

2015

|

R. 88, nr 2CD

357--364

EN

This paper discusses the influence of graphene oxide (GO) addition to alumina matrix and its impact on mechanical and cutting performance of obtained composites. The composites were prepared via powder metallurgy processing using the SPS method to consolidate powder mixtures. Applied method due to lowering the sintering temperature and time (in comparison to conventional sintering methods) leads to limiting the grain growth of alumina matrix. It has great impact on physical properties of produced sinters. Physical properties of Al2O3-GO composites such as density, hardness, Young’s modulus and fracture toughness were analyzed. The maximum value of KIC = 3.3 MPa*m0.5 was reached for Al2O3+1 wt. % GO and for that sinter dry machining tests (performed on hardened 145Cr6 steel) were made. The results show that produced cutting tools are characterized with good cutting performance comparable with commercial cutting tool.

PL

W artykule omówiono wpływ dodatku tlenku grafenu (GO) do osnowy Al2O3 na właściwości wytrzymałościowe i skrawne otrzymanych kompozytów. Materiały zostały wytworzone metodą metalurgii proszków, z wykorzystaniem do konsolidacji mieszanin proszkowych metody spiekania SPS. Zastosowana metoda pozwala na obniżenie temperatury oraz czasu spiekania (w porównaniu do konwencjonalnych metod spiekania), co prowadzi do ograniczenia rozrostu ziarna osnowy kompozytu. Ma to istotny wpływ na właściwości wytworzonych spieków. Właściwości fizyczne kompozytów Al2O3-GO, takie jak gęstość, twardość, moduł Younga i odporność na kruche pękanie zostały zbadane. Maksymalną wartość KIC = 3,3 MPa*m0.5 osiągnięto dla kompozytu Al2O3 + 1 wag.% GO i ten materiał został poddany próbom skrawania. Wyniki prób skrawania pokazują, że wytworzone kompozyty charakteryzują się właściwościami skrawnymi porównywalnymi z tymi otrzymanymi dla narzędzi komercyjnych.

12

Aging Behaviour of AA6061/SiCP Composites Produced by Direct Extrusion with a Reversibly Rotating Die Method

Wozniak J., Kostecki M., Broniszewski K., Bochniak W., Olszyna A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2015

|

Vol. 60, iss. 3A

1755--1761

EN

This paper discusses the influence of thermal treatment parameters on mechanical properties of AA6061+x% vol. SiCp (x = 0, 2.5, 5, 7.5, 10) composites. The composites were consolidated via powder metallurgy processing using the unconventional method of extrusion (the KoBo method). In order to establish the optimum parameters of the heat treatment two different temperatures of supersaturation (530 and 558ºC) were applied. The aging curves were determined at various aging temperatures such as 140, 160, 180 and 200ºC. The effects of applied parameters were studied using the microstructure observations and hardness measurements. Obtained results show that the solution treatment at 530ºC is sufficient to complete dissolution of the precipitates. Higher temperature of the process resulted in accelerating the aged-hardening. The suitable age treating parameters for the AA6061-5 vol. % SiCp composites were 160-180ºC for 12-16 hours.

PL

W niniejszym artykule określono wpływ obróbki cieplnej na właściwości kompozytów AA6061+x% obj. SiCp (x = 0, 2.5, 5, 7.5, 10). Materiały wytwarzane były przy wykorzystaniu metalurgii proszków. W ostatnim etapie procesu technologicznego, do konsolidacji mieszanin proszków zastosowano metodę wyciskania z rewersyjnie rotująca matrycą (metoda KoBo). W celu określenie optymalnych parametrów obróbki cieplnej zastosowano dwie temperatury przesycania (530 i 558ºC) oraz cztery temperatury starzenia (140, 160, 180 and 200ºC) kompozytów. Obrabiane materiały zostały poddane obserwacjom mikrostruktury oraz wykonano pomiary twardości w celu określenia optymalnych parametrów procesów przesycania i starzenia. Na podstawie otrzymanych wyników można stwierdzić, że temperatura przesycania 530ºC jest wystarczająca do uzyskania przesyconego roztworu stałego. Ponadto określono optymalne warunki starzenia dla kompozytu AA6061-5 obj. % SiCp: temperaturę w zakresie 160 - 180ºC oraz czas starzenia 12-16 godzin.

13

Utrwalanie warstw barwnych na podłożach szklanych za pomocą promieniowania laserowego

Sarzyński A., Chmielewska D., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Gebel R.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2014

|

Z. 266

127--144

PL

W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, realizowane są prace nad dekoracją wyrobów szklanych metodą platerowania laserowego. W tej metodzie na powierzchnię szkła nanoszony jest sproszkowany materiał barwny, który po przetopieniu przez promieniowanie laserowe, trwale wiąże się z podłożem. Komputerowe sterowanie przebiegiem procesu obróbki laserowej umożliwia wytwarzanie dowolnych wzorów zdobniczych na powierzchni wyrobu. W artykule opisano niektóre zjawiska fizyczne występujące w procesie obróbki i ich wpływ na spajanie materiału barwnego z podłożem. Opisano obecny stan realizacji pracy oraz przedsięwzięcia zmierzające do zmniejszenia chropowatości nanoszonych warstw. Zamieszczono przykłady wytworzonych wzorów.

EN

A work on application of a laser cladding method to decoration of ceramic products was undertaken in the Institute of Ceramics and Building Materials in cooperation with the Institute of Optoelectronic MUT. The method utilizes application of the powdered colour material on the product surface, and its following fusing and solidification using the laser beam. A modern technique allows the computer control of a laser treatment process as well as creation of free-form decoration templates on the product surface. The paper presents the description and influence of main process physical phenomena on the fusing of colourants with substrates. Examples of decorations are also shown.

14

Badania właściwości fizykochemicznych i cytotoksyczności in vitro bioszkieł dotowanych Mg, Sr, Au

Ciołek L., Karaś J., Olszyna A., Zaczyńska E., Czarny A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2014

|

R. 7, nr 16

17--28

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wytworzonych bioszkieł w układzie CaO-SiO2-P2O5 dotowanych Mg lub Sr, lub Au. W ramach przeprowadzonych badań określono morfologię otrzymanych bioszkieł, a także ich bioaktywność w warunkach in vitro oraz oddziaływanie cytotoksyczne na komórki L929. Ponadto, bioszkło dotowane Au poddano badaniu przy użyciu mikroskopu transmisyjnego z analizą EDS. Stwierdzono, że wytworzone bioszkła in vitro w kontakcie z symulowanym płynem fizjologicznym (SBF) są bioaktywne oraz nie oddziałują cytotoksycznie na komórki L929

EN

This paper presents the results of research on bioglasses in the system CaO-SiO2-P2O5 doped with Mg, Sr and Au. Within the study the morphology of the bioglasses and in vitro bioactivity and cytotoxic effect on L929 cells were determined. Au doped bioglass was examined using transmission electron microscopy with EDS analysis. It was found that the produced bioglasses were bioactive in contact with simulated body fluid (SBF) and were no toxic on L929 cells in vitro tests.

15

Metody dekoracji wyrobów ceramicznych i szklanych za pomocą promieniowania laserowego

Chmielewska D., Olszyna A., Szamałek K., Gebel R., Marczak J., Sarzyński A., Strzelec M.

Inżynieria Materiałowa

|

2014

|

Vol. 35, nr 6

464--467

PL

Promieniowanie laserowe może nagrzewać materiały, przetapiać ich powierzchnię, powodować odparowanie warstwy powierzchniowej, inicjować różne reakcje chemiczne itp. Dzięki swym właściwościom promieniowanie laserowe jest stosowane m.in. do powierzchniowej obróbki materiałów, w tym wyrobów ze szkła i ceramiki użytkowej. W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, podjęto prace w dziedzinie laserowej dekoracji wyrobów szklanych i ceramicznych za pomocą promieniowania laserowego. Stosowana jest metoda spiekania mineralnych proszków barwnych napylonych na podłoża szklane lub ceramiczne oraz metoda aktywacji szkliw ceramicznych (tzn. bez udziału dodatków barwnych). W eksperymentach stosowano lasery impulsowe i ciągłego działania. Opisano niektóre zjawiska fizyczne wpływające na wyniki obróbki laserowej. Zamieszczono przykładowe fotografie uzyskanych efektów.

EN

Laser radiation can heat the material, melt its surface, cause evaporation of the surface layer, initiate various chemical reactions, etc. Thanks to its properties, the laser radiation is used, among others for surface treatment of materials, including glassware and pottery. At the Institute of Ceramics and Building Materials, in collaboration with the Institute of Optoelectronics, MUT, work has been undertaken in the field of laser decoration of glassware and ceramics by laser radiation. Laser method is used in sintering the colour mineral powder sprayed on glass or ceramic substrate as well as for glazes activation (i.e. without the colour additives). Experiments were performed using CW and pulsed lasers. Some physical phenomena affecting the results of laser treatment are described. Exemplary photos of obtained patterns are included.

16

Influence of Mixing Parameters on Homogeneity of Al/Sic Composites

Woźniak J., Kostecki M., Broniszewski K., Bochniak W., Olszyna A.

Archives of Metallurgy and Materials

|

2014

|

Vol. 59, iss. 4

1493--1498

EN

The main aim of this work was to study the effect of time and method of Al, SiC powders mixing on the microstructure and mechanical properties of composites. Moreover, the influence of applicating direct extrusion with a reversibly rotating die on the homogeneity of the composites was examined. Microstructure observations with the use of an optical microscope and scanning electron microscope were applied. A quantitative analysis of composite microstructure was conducted. The density (helium pycnometer method), Vickers hardness and the Young’s Modulus of the composites were also determined. The results show that the homogeneity of Al/SiC composites rises with an increase of mixing time. However, better results were obtained by application of high energy ball milling process.

PL

Głównym celem pracy było zbadanie wpływu czasu i metody mieszania proszków Al, SiC na strukture i własności mechaniczne kompozytu. Ponadto, zbadano wpływ metody ekstruzji z rewersyjnie rotującą matrycą na jednorodność otrzymanych kompozytów. Obserwacje mikrostruktury wykonano przy użyciu mikroskopii optycznej i elektronowej. Na otrzymanych zdjęciach przeprowadzono ilościową analizę mikrostruktury. Gęstość kompozytów zbadano za pomocą piknometru helowego. Dodatkowo wyznaczono twardość Vickersa i modułu Younga wytworzonych materiałów. Wyniki wykazują, ze jednorodność Al/SiC kompozytów wzrasta ze wzrostem czasu mieszania. Jednakże, lepsze wyniki uzyskano w przypadku materiałów, które homogenizowano przy użyciu mieszania wysokoenergetycznego.

17

Badania bioaktywności i cytotoksyczności in vitro bioszkieł z układu SiO2-CaO wytworzonych metodą zol-żel z zastosowaniem silanów

Ciołek L., Karaś J., Olszyna A., Zaczyńska E., Czarny A., Żywicka B.

Engineering of Biomaterials

|

2013

|

Vol. 16, no. 119

21--26

PL

Celem badań była ocena bioaktywności i cytotoksyczności in vitro bioszkieł o składzie chemicznym SiO2 70% mas. i CaO 30% mas., wytworzonych metodą zol-żel. Podczas syntezy do wprowadzenia SiO2 zastosowano TEOS lub jego mieszaniny z winylo(trimetoksy)silanem (VS) lub trimetoksysililometakrylanem propylowym (MPS). Bioaktywność oceniono z zastosowaniem SEM przez analizę obrazów morfologii powierzchni bioszkieł po kontakcie z roztworem symulującym osocze (SBF). Natomiast ocenę działania cytotoksycznego wykonano metodą bezpośrednią i pośrednią zgodnie z PN-EN 10993-5 „Biologiczna ocena wyrobów medycznych - Część 5: Badania cytotoksyczności: metody in vitro" po kontakcie z komórkami fibroblastopodobnymi L929. Wyniki przeprowadzonych badań bioaktywności pozwalają stwierdzić, że otrzymane bioszkła są bioaktywne w kontakcie z roztworem SBF, na co wskazuje obecność na powierzchni bioszkieł sferycznych struktur typowych dla morfologii apatytu. Natomiast wyniki cytotoksyczności in vitro wykonane metodą pośrednią dla wszystkich wytworzonych bioszkieł wskazują na brak efektu toksycznego na komórki L929.

EN

The aim of this study was to evaluate the bioactivity and in vitro cytotoxicity of bioglass with chemical composition 70 wt% SiO2 and 30 wt% CaO obtained by the sol-gel method. During the synthesis TEOS or mixture thereof with vinyltriethoxysilane (VS) or (trimetoxysilyl)propyl methacrylate (MPS) were used to introduce SiO2 content. Bioactivity was assessed by SEM observations of bioglass surface morphology after contact with a simulated body fluid (SBF). The evaluation of cytotoxicity was performed according to PN-EN 10993-5 "Biological evaluation of medical devices - Part 5: Tests for cytotoxicity: in vitro methods" after contact with fibroblast like cells L929. Results of the study of bioactivity allow to conclude that the obtained bioglasses are bioactive in contact with SBF solution, as indicated by the presence on the surface of spherical structures typical for morphology of the apatite. Moreover the results of indirect method in vitro cytotoxicity tests involving all produced bioglasses revealed no toxic effect on L929 cells.

18

Laserowe nanoszenie mineralnych warstw barwnych na podłoża ceramiczne

Sarzyński A., Chmielewska D., Gebel J., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Traczyk S.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 256

319-338

PL

W Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych, we współpracy z Instytutem Optoelektroniki WAT, podjęto prace dotyczące dekoracji wyrobów ceramicznych metodą platerowania laserowego. W metodzie tej na powierzchnię wyrobu nanoszony jest sproszkowany materiał barwny, który po przetopieniu przez promieniowanie laserowe trwale wiąże się z podłożem. Współczesna technika umożliwia komputerowe sterowanie przebiegiem procesu obróbki laserowej i wytwarzanie dowolnych wzorów zdobniczych na powierzchni wyrobu. W artykule przedstawiono opis i wpływ zjawisk fizycznych występujących w procesie obróbki na spajanie materiału barwnego z podłożem. Zamieszczono przykłady zdobienia ceramiki.

EN

Laser applying of color mineral pigments on ceramic substrates Work on application of laser cladding method to decoration of ceramic products was undertaken in the Institute of Ceramics and Building Materials in cooperation with the Institute of Optoelectronic MUT. Method utilizes application of powdered colour material on the product surface, and its following fusing and solidification Rusing laser beam. Modern technique allows the computer control of a laser treatment process as well as creation of the free-form decoration templates on the product surface. Paper presents the description and influence of main process physical phenomena on the fusing of colourants with substrates. Examples of decorations are also shown.

19

Aktywacja pigmentów ceramicznych za pomocą promieniowania laserowego

Sarzyński A., Chmielewska D., Marczak J., Olszyna A., Strzelec M., Szamałek K.

Prace Instytutu Elektrotechniki

|

2012

|

Z. 256

237-249

PL

Część pigmentów ceramicznych po naświetleniu promieniowaniem laserowym trwale zmienia barwę (aktywacja pigmentu). W pracy przedstawiono wyniki laserowej aktywacji pigmentów ceramicznych stosowanych w Instytucie Ceramiki i Materiałów Budowlanych do barwienia wyrobów. Zamieszczono przykłady obróbki pigmentów za pomocą promieniowania laserowego o różnych charakterystykach. Stosowano lasery ciągłego działania oraz lasery impulsowe. Opisano przykłady niepożądanego grawerowania, kiedy promieniowanie laserowe usuwa cienką warstwę obrabianego materiału oraz przykłady aktywacji, kiedy materiał po naświetleniu przez promieniowanie trwale zmienia barwę, ale jednocześnie jego powierzchnia nie ulega uszkodzeniu, pozostaje gładka i błyszcząca.

EN

Some ceram pigments may permanently change colour after irradiation by laser radiation, what is referred to as activation in the presented work. Paper presents results of laser activation of ceram pigments that were developed at the Institute of Ceramics and Building Materials for colouring of ceramic products. CW and short-pulse lasers were used. Some examples of engraving at excessive and activation at moderate fluence are shown. The pure activation without any traces of engraving on smooth and glosy product surface can take place for optimized range of laser processing parameters, and a number of colourants.

20

Kompozyty na osnowie Al2O3 z dodatkiem wanadu oraz molibdenu do zastosowań na ostrza do obróbki stali

Broniszewski K., Woźniak J., Zawada A., Czechowski K., Olszyna A.

Mechanik

|

2012

|

R. 85, nr 8-9CD (SOS)

31--38