Functionalization methods of carbon fibers – an overview

• Autorzy: Magdziarz Sylwia , Frączyk Justyna , Boguń Maciej

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2023.6.1

Warianty tytułu

PL

Metody funkcjonalizacji powierzchni włókien węglowych – przegląd literaturowy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This article is a literature review related to the methods of functionalization of carbon fibers for tissue engineering applications. Through physical modification, it is possible to obtain a layer of a chemical compound on the carbon fibers surface and to impart additional properties. On the other hand, chemical modification may lead to the incorporation of appropriate functional groups into the carbon fiber structure, capable of attaching, among others, biologically active compounds. The paper presents the advantages and disadvantages of the carbon fibers modifying methods, with particular emphasis on the use of such modified fibers in medicine.

PL

Niniejsza praca stanowi przegląd literatury dotyczący metod funkcjonalizacji włókien węglowych przeznaczonych do zastosowań w inżynierii tkankowej. Poprzez modyfikację fizyczną możliwe jest uzyskanie warstwy związku chemicznego na powierzchni włókien węglowych i nadanie im dodatkowych właściwości. Natomiast modyfikacja chemiczna może prowadzić do wbudowania w strukturę włókna węglowego odpowiednich grup funkcyjnych zdolnych do przyłączania m.in. związków aktywnych biologicznie. W pracy przedstawiono zalety i wady stosowanych metod modyfikacji włókien węglowych, ze szczególnym naciskiem na zastosowanie tak modyfikowanych włókien w medycynie.

Słowa kluczowe

EN

carbon fiber; functionalization; dip-coating

PL

włókno węglowe; funkcjonalizacja; powlekanie zanurzeniowe

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 68, nr 6
• Strony: 307--316
• Opis fizyczny: Bibliogr. 62 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Magdziarz Sylwia

• Institute of Organic Chemistry, Faculty of Chemistry, Lodz University of Technology, Zeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

• https://orcid.org/0000-0002-1336-8977

autor

Frączyk Justyna

• Institute of Organic Chemistry, Faculty of Chemistry, Lodz University of Technology, Zeromskiego 116, 90-924 Lodz, Poland

• https://orcid.org/0000-0003-1647-4123

autor

Boguń Maciej

• Łukasiewicz – Lodz Institute of Technology, Sklodowskiej-Curie 19/27, 90-570 Lodz, Poland

• https://orcid.org/0000-0001-7436-4219

Bibliografia

• [1] Chung D.D.L.: ”Carbon Fiber Composites”, Elsevier Inc., Butterworth-Heinemann 2012, p. 81. https://doi.org/10.1016/C2009-0-26078-8
• [2] Kobets L.P., Deev I.S.: Composite Science and Technology 1998, 57, 1571. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(97)00088-2
• [3] Mayer P., Kaczmar J.W.: Tworzywa Sztuczne i Chemia 2008, 6, 52.
• [4] Noisternig J.F.: Applied Composite Materials 2000, 7, 139. https://doi.org/10.1023/a:1008946132034
• [5] Wambua P., Ivens J., Verpoest I.: Composite Science and Technology 2003, 63, 1259. https://doi.org/10.1016/S0266-3538(03)00096-4
• [6] https://materialyinzynierskie.pl/kompozyty-zbrojone-wloknem-weglowym-cfrp/ (access date 18.03.2023).
• [7] Królikowski W.: „Tworzywa wzmocnione i włókna wzmacniające”, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne 1988.
• [8] van der Woude L.H.V., de Groot S., Janssen T.W.J.: Medical Engineering and Physic 2006, 28, 905. https://doi.org/10.1016/j.medengphy.2005.12.001
• [9] Chand S.: Journal of Materials Science 2000, 35, 1303.
• [10] Weitzsacker C.L., Xie M., Drzal L.T.: Surface and Interface Analysis 1997, 27, 233. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-9918(199702)25:2<53::AID-SIA222>3.0.CO;2-E
• [11] Delamar M., Desarmot G., Fagebaume O., Hitmi R. et al.: Carbon 1997, 35, 801. https://doi.org/10.1016/S0008-6223(97)00010-9
• [12] Ibarra L., Macias A., Palma E.: Journal of Applied Polymer Science 1996, 61, 2447. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4628(19960926)61:13<2447::AID-APP24>3.0.CO;2-#
• [13] Chukov D.I., Stepashkin A.A., Gorshenkov M.V. et al.: Journal of Alloys Compounds 2014, 586, 5459. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2012.11.048
• [14] Tiwari S., Bijwe J., Panier S.: Wear 2011, 271, 2252. https://doi.org/10.1016/j.wear.2010.11.052
• [15] Kar K.K.: “Handbook of Nanocomposite Supercapacitor Materials III. Selection”, Springer International Publishing 2021.
• [16] Tang X., Yan X.: Journal of Sol-Gel Science and Technology 2017, 81, 378 https://doi.org/10.1007/s10971-016-4197-7.
• [17] Li Y., Wang X., Sun J.: Chemical Society Reviews Journal 2012, 41, 5998. https://doi.org/10.1039/c2cs35107b
• [18] Bacáková L., Starý V., Kofronová O.: Journal of Biomedical Materials Research 2001, 54, 567.
• [19] Rajzer I., Menaszek E., Bacakova L. et al.: Fibres and Textiles of Eastern Europe 2013, 99, 102.
• [20] Liu Y. T., Long T., Tang S. et al.: Materials Letters 2014, 128, 31. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2014.04.117
• [21] Kim M., Kim S., Kim T. et al.: Coatings, 2017, 7, 231. https://doi.org/10.3390/coatings7120231
• [22] Navarro C.H., Moreno K.J., Chavez-Valdez A. et al.: Wear 2012, 282, 76. https://doi.org/10.1016/j.wear.2012.02.004
• [23] Janjic S., Kostic M., Vucinic V. et al.: Carbohydrate Polymers 2009, 78, 240. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2009.03.033
• [24] Fraczek-Szczypta A., Rabiej S., Szparaga G. et al.: Materials Science Engineering C 2015, 51, 336. https://doi.org/10.1016/j.msec.2015.03.021
• [25] Frączyk J., Magdziarz S., Stodolak-Zych E. et al.: Materials 2021, 14, 3198. https://doi.org/10.3390/ma14123198
• [26] Prengel H.G., Pfouts W.R., Santhanam A.T.: Surface and Coatings Technology 1998, 102, 183. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(96)03061-7
• [27] Silva F., Martinho R., Andrade M. et al.: Coatings 2017, 7, 28. https://doi.org/10.3390/coatings7020028
• [28] Skordaris G., Bouzakis K.D., Kotsanis T. et al.: Surface and Coatings Technology 2016, 307, 452. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.09.026
• [29] Abdullah M. Z., Ahmad M.A., Abdullah A.N. et al.: Procedia Engineering 2016, 148, 254. https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.06.612
• [30] Imbeni V., Martini C., Lanzoni E. et al.: Wear 2001, 251, 997. https://doi.org/10.1016/S0043-1648(01)00706-2
• [31] Panjan P., Drnovšek A., Gselman P. et al.: Coatings 2020, 10, 447. https://doi.org/10.3390/coatings10050447
• [32] Rao D.S., Valleti K., Joshi S.V. et al.: Journal of Vacuum Science and Technology A 2011, 29, 031501. https://doi.org/10.1116/1.3563600
• [33] Panjan P., Cekada M., Panjan M. et al.: Vacuum 2012, 86, 794. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2011.07.013
• [34] Andréani A.S., Poulon-Quintin A., Rebillat F.: Surface and Coatings Technology 2010, 205, 1262.
• [35] Bard S., Schönl F., Demleitner M. et al.: Polymers 2019, 11, 823. https://doi.org/10.3390/polym11050823
• [36] Yu S., Park B.I., Park C. et al.: ACS Applied Materials Interfaces 2014, 6, 7498. https://doi.org/10.1021/am500871b
• [37] Devine D.M., Hachn J., Richards R.G. et al.: Journal of Biomedical Materials Results - Part B Applied Biomaterials 2013, 101, 591.
• [38] Ahvenniemi E. Akbashew A.R., Ali S. et al.: Journal of Vacuum Science and Technology A 2017, 35, 010801. https://doi.org/10.1116/1.4971389
• [39] Pat.US 4 058 430 (1977).
• [40] Knez M., Nielsch K., Niinistö L.: Advanced Materials 2007, 19, 3425. https://doi.org/10.1002/adma.200700079
• [41] Miikkulainen V., Leskelä M., Ritala M. et al.: Journal of Applied Physics 2013, 113, 021301. https://doi.org/10.1063/1.4757907
• [42] George S.M.: Chemical Review 2010, 110, 111. https://doi.org/10.1021/cr900056b
• [43] Mohseni H., Scharf T.W.: Journal of Vacuum Science and Technology A 2012, 30, 01A149.
• [44] Miikkulainen V., Leskelä M., Ritala M.: Journal of Applied Physics 2013, 113.
• [45] Puurunen R.L.: Journal of Applied Physics, 2005, 97.
• [46] Malandrino G.: “Chemical vapour deposition: precursors, processes and applications”, Angewandte Chemie International Edition 2009, p. 7478.
• [47] Parsons G.N., George S.M.,Knez M.: MRS Bulletin 2011, 36, 865. https://doi.org/10.1557/mrs.2011.238
• [48] Meng X., Yang X.Q., Sun X.: Advanced Materials 2012, 24, 3589. https://doi.org/10.1002/adma.201200397
• [49] Lim J. Y., Pezeshki A., Oh S. et al.: Advanced Materials 2017, 29, 1701798. https://doi.org/10.1002/adma.201701798
• [50] Wang X., Zhang T.B., Yang W. et al.: Applied Physics Letters 2017, 110, 053110. https://doi.org/10.1063/1.4975627
• [51] Wen L., Mi Y., Wang C. et al.: Small 2014, 10, 3162. https://doi.org/10.1002/smll.201400436
• [52] Choi K.H., Ali K., Kim C.Y. et al.: Chemical Vapour Deposition 2014, 20, 118. https://doi.org/10.1002/cvde.201307082
• [53] Roy A.K., Baumann W., Schulze S. et al.: Journal of the American Ceramic Society 2011, 94, 2014. https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2010.04340.x
• [54] Roy A. K., Schulze S., Hietschold M. et al.: Carbon 2012, 50, 761. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2011.09.023
• [55] Dey N.K., Kim M.J., Kim K.D. et al.: Journal of Molecular Catalysis A Chemica, 2011, 337, 33. https://doi.org/10.1016/j.molcata.2011.01.010
• [56] Wu L., Wan G., Shi S. et al.: New Journal of Chemistry 2019, 43, 5826. https://doi.org/10.1039/c8nj06217j
• [57] Qi H., Liu J., Deng Y. et al.: Journal of Materials Chemistry A 2014, 2, 5541. https://doi.org/10.1039/c3ta14820c
• [58] Foruzanmehr Mr., Vuillaume P.Y., Robert M. et al.: Materials Design 2015, 85, 671. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.06.105
• [59] Roberts M., Huang A.F., Johns P. et al.: Journal of Power Sources 2013, 224, 250. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2012.09.103
• [60] Pu D., Zhou W., Chen J. et al.: RSC Advances 2015, 5, 100725. https://doi.org/10.1039/c5ra20097k
• [61] Tang X., Tian M., Qu L. et al.: Synthetic Metals 2015, 202, 82. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2015.01.017
• [62] Kafizas A., Parry S.A., Chadwick A.V. et al.: Physical Chemistry Chemical Physics 2013, 15, 8254. https://doi.org/10.1039/c3cp44513e

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).