Krystalizacja szkieł krzemianowo-fosforanowych z układu NaCaPO4–SiO2–BPO4

• Autorzy: Bułat K. , Sitarz M. , Pszczoła J. , Wajda J.

Warianty tytułu

EN

Crystallization of silicate-phosphate glasses from the NaCaPO4–SiO2–BPO4 system

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedmiotem badań w przedstawionej pracy były likwacyjne szkła krzemianowo-fosforanowe z układu NaCaPO4-SiO2, do których wprowadzono jony B3+, a następnie przeprowadzono ich dewitryfikację. Pomiary termiczne (DSC) pozwoliły stwierdzić, że dodatek jonów boru zmienia przebieg krystalizacji szkieł krzemianowo-fosforanowych z wieloetapowego w jednostopniowy (widoczny tylko jeden słaby efekt egzotermiczny na krzywych DSC). Kierowaną krystalizację wybranych szkieł z układu NaCaPO4-SiO2-BPO4 wykonano w piecu gradientowym. Otrzymane w ten sposób dewitryfikaty poddano badaniom strukturalnym (XRD, MIR), które potwierdziły pojawienie się tylko jednej fazy krystalicznej podczas ich wygrzewania oraz dużą odporność termiczną badanych szkieł.

EN

In this paper, silicate-phosphate glasses from the NaCaPO4-SiO2 system with the addition of boron ions were the subject of interest. The devitrification of this glasses was conducted. Thermal investigations (DSC) have shown that the introduction of B3+ ions changes the course of crystallization from multistep to one-step process (presence of only a weak exothermic peak on DSC curves) for silicate-phosphate glasses. The direct crystallization of selected glasses from the NaCaPO4-SiO2-BPO4 system was carried out in a gradient furnace. XRD and MIR methods were used to study the structure of the glass-crystalline materials. The results confirmed the appearance of only one crystalline phase after heat treatment of the glasses and showed their high thermal resistance.

Słowa kluczowe

PL

kierowana krystalizacja; szkło krzemianowo-fosforanowe; dewitryfikacja

EN

direct crystallization; silicate-phosphate glasses; devitrification

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 66, nr 2
• Strony: 165--169
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Bułat K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Sitarz M.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Pszczoła J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Wajda J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• [1] Rawlings, R. D.: Bioactive glasses and glass-ceramics, Clinical Mater. 14, (1993), 155.
• [2] Li, P., Kangasniemi, I., Groot, K., Kokubo, T., Yli-Urpo, A.U.: Apatite crystallization from metastable calcium phosphate solution on sol-gel-prepared silica, J. Non-Cryst. Solids, 168, (1994), 281.
• [3] Hench, L. L., Splinter, R. J., Greenlee, T. K., Allen, W. C.: Bonding mechanisms at the interface of ceramic prosthetic materials, J. Biomed. Res. Symp., 2, (1971), 117.
• [4] Hench, L. L., Paschall, H. A.: Direct chemical bond of bioactive glass-ceramic materials to bone and muscle, J. Biomed. Res. Symp., 4, (1973), 25
• [5] Piotrowski, G., Hench, L. L., Allen, W. C.: Mechanical studies of the bone bioglass interfacial bond, J. Biomed. Res., 9, (1975), 47.
• [6] Hench, L. L.: Bioceramics: From Concept to Clinic, J. Am. Ceram. Soc., 74, (1991), 1487.
• [7] Błażewicz, S., Stoch, L.: Biomateriały, Biocybernetyka i Inżynieria Biomedyczna 2000, tom 4, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa, 2003.
• [8] Franchini, M., Lusvardi, G., Malavasi, G., Menabue, L.: Gallium-containing phospho‐silicate glasses: Synthesis and in vitro bioactivity, Mater. Sci. Engineering: C, 32, (2012), 1401.
• [9] Du, J., Xiang, Y.: Effect of strontium substitution on the structure, ionic diffusion and dynamic properties of 45S5 Bioactive glasses, J. Non-Cryst. Solids, 358, (2012), 1059.
• [10] O’Donnell, M. D., Hill, R. G.: Influence of strontium and the importance of glass chemistry and structure when designing bioactive glasses for bone regeneration, Acta Biomater., 6, (2010), 2382.
• [11] Brauer, D. S., Mneimne, M., Hill, R. G.: Fluoride-containing bioactive glasses: Fluoride loss during melting and ion release in tris buffer solution, J. Non-Cryst. Solids, 357, (2011), 3328.
• [12] Goel, A., Kapoor, S., Rajagopal, R. R., Pascual, M. J., Kim, H., Ferreira, J. M.: Alkali-free bioactive glasses for bone tissue engineering: a preliminary investigation, Acta Biomater., 8, (2012), 361.
• [13] Liang, W., Rahaman, M. N., Day, D. E., Marion, N. W., Riley, G. C., Mao, J. J.: Bioactive borate glass scaffold for bone tissue engineering, J. Non-Cryst. Solids, 354, (2008), 1690
• [14] Nowotny, W.: Technologia szkła, Część I, PWSZ, Katowice, 1971.
• [15] El-Kheshen, A. A., Khaliafa, F. A., Saad, E. A., Elwan, R. L.: Effect of Al2O3 addition on bioactivity, thermal and mechanical properties of some bioactive glasses, Ceram. Int., 34, (2008), 1667.
• [16] Gross, U., Strunz, V.: The interface of various glasses and glass ceramics with a bony implantation bed, J. Biomed. Res., 19, (1985), 251.
• [17] Yang, X., Zhang, L., Chen, X., Sun, X., Yang, G., Guo, X., Yang, H., Gao, Ch., Gou, Z.: Incorporation of B2O3 in CaO-SiO2-P2O5 bioactive glass system for improving strength of low-temperature co-fired porous glass ceramics, J. Non-Cryst. Solids, 358, (2012), 1171.
• [18] Peitl, O., Zanotto, E. D., Serbena, F. C., Hench, L. L.: Compositional and microstructural design of highly bioactive P2O5-Na2O-CaO-SiO2 glass-ceramics, Acta Biomater., 8, (2012), 321.
• [19] Cao, W., Hench, L. L.: Bioactive Materials, Ceramics Int., 22, (1996), 493.
• [20] Sitarz, M., Bułat, K., Gajewicz, M., Olejniczak, Z.: Wpływ jonów B3+ na strukturę i teksturę szkieł krzemianowo-fosforanowych, Materiały Ceramiczne, 63, 2, (2011), 386.
• [21] Sitarz, M., Bułat, K., Olejniczak, Z.: Structure and microstructure of glasses from NaCaPO4–SiO2–BPO4 system, Vib. Spectr., 61, (2012), 72.
• [22] Sitarz, M., Bułat, K., Szumera, M.: Influence of modifiers and glass-forming ions on the crystallization of glasses of the NaCaPO4–SiO2 system, J. Thermal Anal. Cal., 109, 2, (2012), 577.
• [23] Sitarz, M., Szumera, M.: Crystallization of silico-phosphate glasses, J. Thermal Anal. Cal., 91, (2008), 255
• [24] Sitarz, M.: The structure of liquation silico-phosphate glasses, J. Mol. Struct., 887, (2008), 229.
• [25] Sitarz, M., Rokita, M., Handke, M.: The aluminium effect on the phospho-silicate materials, J. Mol. Struct., 614, (2002), 289.
• [26] Sitarz, M., Bułat, K., Pszczoła, J.: Krystalizacja szkieł krzemianowo-fosforanowych z układu NaCaPO4–SiO2, Materiały Ceramiczne, 64, 3, (2012), 364.
• [27] Sitarz, M., Handke, M., Mozgawa, W.: Identification of silicooxygen rings in SiO2 based on IR spectra, Spectrochim. Acta, Part A, 56, (2000), 1819.