Diatoms as a source of new materials

• Autorzy: Konopka K. , Danelska A. , Szafran M.

Warianty tytułu

PL

Okrzemki jako źródło nowych materiałów

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Diatoms are unicellular eukaryotic algae which can be found in almost all aqueous and humid environments. Characteristic features of diatoms is that their frustules have a unique morphology (in particular, the pattern of nanostructures, such as pores, ridges, areoles and other forms), and their cell walls are made of silica (hydrated silicon dioxide). Because of this specific morphology, diatoms can be used for manufacturing bio- or chemical sensors, membranes, biotemplates, biocapsules, carriers, or even nanoreactors. For certain applications, diatoms have to be processed and sintered. The paper presents some initial results obtained in experiments on the consolidation of diatoms. In particular, attention was paid to the preservation of the nanopores that naturally exist in diatoms, since the nanopores present in bulk materials inside the sintered grains can enhance fracture toughness. The diatoms and bulk materials obtained by pressing and sintering were examined by scanning electron microscopy (SEM). The SEM observations revealed the effects of sintering of diatoms and changes of their morphology. The diatoms were treated as a powder, i.e., they were consolidated by die pressing and then sintered. After the process of consolidation, most of the pores naturally existing in diatoms were closed. The results suggest that because of their highly diversified shapes the diatoms cannot be uniformly consolidated by die pressing. The highest relative density achieved was 83 %.

PL

Okrzemki to jednokomórkowe, eukariotyczne algi, które można znaleźć w niemalże wszystkich środowiskach wodnych i wilgotnych. Charakterystyczną cechą okrzemek jest to, że ich skorupki mają unikalną morfologię (w szczególności stanowiącą wzór nanostruktur takich jak pory, grzbiety, otoczki i inne formy), a ich ściany komórkowe złożone są z krzemionki (uwodniony ditlenek krzemu). Z powodu tej specyficznej morfologii, okrzemki mogą być wykorzystane do wytwarzania biosensorów, czujników chemicznych, membran, bioszablonów, biokapsuł, nośników lub nawet nanoreaktorów. W przypadku pewnych zastosowań, okrzemki muszą być przetwarzane i spiekane. Artykuł przedstawia niektóre wstępne wyniki uzyskane podczas doświadczeń zawiązanych z konsolidacją okrzemek. W szczególności, zwrócono uwagę na zatrzymywanie nanoporów, które w sposób naturalny występują w okrzemkach, ponieważ nanopory obecne w materiałach masywnych wewnątrz spieczonych ziaren mogą podwyższać odporność na pękanie. Okrzemki i masywne materiały, otrzymane drogą prasowania i spiekania, badano za pomocą elektronowej mikroskopii skaningowej (SEM). Obserwacje SEM ujawniły skutki spiekania okrzemek i zmiany ich morfologii. Okrzemki były przetwarzane jak proszki, tzn. były konsolidowane drogą prasowania w matrycy i następnie spiekane. Po procesie konsolidacji większość porów naturalnie istniejących w okrzemkach uległa zamknięciu. Uzyskane wyniki sugerują, że okrzemki nie mogą być jednorodnie konsolidowane za pomocą prasowania w matrycy z powodu ich skrajnie zróżnicowanych kształtów. Najwyższa wartość gęstości względnej, którą uzyskano, wynosiła 83 %.

Słowa kluczowe

EN

diatoms; pressing; sintering; microstrukture - final; prasowanie; spiekanie

PL

okrzemki; prasowanie; spiekanie; mikrostruktura finalna

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 62, nr 4
• Strony: 521--524
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Konopka K.

autor

Danelska A.

autor

Szafran M.

• Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering, Warszawa, Poland,

Bibliografia

• 1. Round F.E., Mann D.G.: „The Diatoms Biology and Morphology of the Genera”, Cambridge University Press, 1990.
• 2. Gordon R., Losic D., Tiffany M.A., Nagy S.S., Sterrenburg F.A.S.: „The Glass Menagerie: diatoms for novel applications in nanotechnology”, Trends Biotechnol., 27, (2008), 116-127.
• 3. Werner D.: „The Biotechnology of Diatoms”, University of California Press, 1977.
• 4. Drum R.W., Gordon R.: „Star Trek replicators and diatom nanotechnology”, Trends Biotechnol., 21, (2003), 235-328.
• 5. Lopez P.J., Descles J., Allen A.E, Bowler C.: „Prospects in diatom research”, Curr. Op. Biotechnol., 16, (2005), 180-186.
• 6. Stroermer E.F., Smol J.P.: „The Diatoms: Applications for the Enviromental and Earth Sciences”, Cambridge University Press, 2001.
• 7. Losic D., Pillar R.J., Dilger T., Mitchell J.G., Voelcker N.H.: „Atomic force microscopy (AFM) characterization of the porous silica nanostructure of the centric diatoms”, J. Porous Mater., 14, (2007), 61-69.