Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Influence of temperature changes on stresses in carbon composite fastening bolts

Arkuszyńska Angelika, Godzimirski Jan, Rośkowicz Marek

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2024

|

nr 2

3--10

EN

High joint strength of composite structures can be achieved by using mechanical fasteners. The materials used for rivets and bolts have lower coefficients of thermal expansion than composites in the direction perpendicular to the reinforcement fibers. It is suspected, therefore, that temperature changes can cause stress changes in mechanical fasteners. The purpose of this study was to experimentally determine and analytically substantiate the values of stress changes resulting from a change in temperature in the range from -20 to 60C in M8 steel bolts fastening carbon composite. The value of stress changes was estimated to be around 100 MPa, which can consequently lead to joint unsealing or plastic deformation of the mechanical fastener.

PL

Wysoka wytrzymałość połączeń struktur kompozytowych może zostać osiągnięta dzięki zastosowaniu łączników mechanicznych. Materiały wykorzystywane do produkcji nitów oraz śrub cechują mniejsze wartości współczynników rozszerzalności cieplnej niż kompozytów w kierunku prostopadłym do włókien zbrojenia. Podejrzewa się więc, że zmiany temperatury mogą powodować zmiany naprężeń w łącznikach mechanicznych. Celem przeprowadzonych badań było eksperymentalne określenie i analityczne uzasadnienie wartości zmian naprężeń wynikających ze zmiany temperatury w zakresie od -20 do 60C w stalowych śrubach M8 łączących kompozyt węglowy. Wartość zmian naprężeń oszacowano na około 100 MPa, co w konsekwencji może prowadzić do rozszczelnienia połączenia lub plastycznych odkształceń łącznika mechanicznego.

2

Evaluating the Durability of SiC-Coated Carbon Composites Under Thermal Shock Conditions

Lee Ji Eun, Bae Soo Bin, Cho Nam Choon, Lee Hyung Ik, Meng Zicheng, Lee Kee Sung

Archives of Metallurgy and Materials

|

2021

|

Vol. 66, iss. 3

777--782

EN

Oxidation and indentation properties of silicon carbide-coated carbon composites were investigated to analyze its durability under atmospheric thermal shock conditions. The silicon carbide-coated samples were prepared either with chemical vapor deposition or chemical vapor reaction/chemical vapor deposition hybrid coating. The remnant weight of uncoated and coated samples was investigated after each thermal shock cycle. The surface and cross-section of coated samples were then analyzed to confirm morphological changes of the coating layers. The spherical indentation test for uncoated and coated samples were also performed. As a result, silicon carbide coating improved the oxidation resistance, elastic modulus, and hardness of carbon composites. Hybrid coating drastically enhanced the durability of samples at high temperature in atmospheric conditions.

3

Investigation of transient heat transfer in composite walls using carbon/epoxy composites as an example

Terpiłowski J., Gawron B., Woroniak G.

Archives of Thermodynamics

|

2015

|

Vol. 36, no. 4

87--105

EN

The paper presents the application of similarity theory to investigations of transient heat transfer in materials with complex structure. It describes the theoretical-experimental method for identification and design of the structure of two-component composite walls based on the research of the thermal diffusivity for the composite and its matrix separately. The thermal diffusivity was measured by means of the modified flash method. The method was tested on two samples of double-layer ‘epoxy resin – polyamide’. All the investigated samples had the same diameter of 12 mm and thickness ranging from 1.39–2.60 mm and their equivalent value of thermal diffusivity ranging from (1.21–1.98)×10-7 m2/s. Testing the method and research on carbon/epoxy composites was carried out at temperatures close to room temperature.

4

Effect of Weaving Structure and Hybridization on the Low-Velocity Impact Behavior of Woven Carbon-Epoxy Composites

Karahan M, Karahan N

Fibres & Textiles in Eastern Europe

|

2014

|

Vol. 22, no. 3 (105)

109--115

EN

In the current study, the low-velocity impact behaviour of composite materials obtained from carbon and carbon-aramid hybrid woven fabrics of different constructions, produced from the same yarn and under the same production conditions, was determined, and the effects of the weaving structure and hybridisation on the low velocity impact properties were investigated. Depending on the weaving structure, the best results were obtained for twill woven composites. The energy absorption capacity was increased by around 9 - 10% with hybridisation. It was observed that peak load values varied with a coefficient between 0.84-0.97 for hybrid composites, whereas the range was 0.49 - 0.87 for 100% carbon composites, depending on the bending stiffness.

PL

Badano materiały kompozytowe uzyskane z hybrydowych tkanin węglowych i węglowo-aramidowych o różnej konstrukcji. Tkaniny wyprodukowane zostały przy zastosowaniu jednakowych przędz i tych samych warunków produkcji. Badano wpływ zastosowanych tkanin na zachowanie się kompozytów podczas obciążeń realizowanych z małą prędkością. Biorąc pod uwagę strukturę tkanin, najlepsze rezultaty uzyskano przy tkaninach o splocie skośnym. Absorpcja energii była zwiększona o ok. 10% w przypadku hybrydyzacji. Zaobserwowano, że wartości pików obciążenia zmieniały się przy współczynniku 0.84 - 0.97 dla kompozytów hybrydowych, podczas gdy współczynnik ten wynosił od 0.49 - 0.87 dla 100% kompozytów węglowych w zależności od sztywności zginania.

5

Preparation and Recycling of Carbon Containing Composites

Zagórski K., Rusek P.

Journal of Machine Engineering

|

2013

|

Vol. 13, No. 4

77--86

EN

Composites based on anthracite grains and carbon scrap containing also two mirror components were investigated. A milling machine allowing cutting speeds in the 100-400mm/min range connected to a piezoelectric dynamometer and a video camera was used. The debris formed was screened through sieves and chips with sizes larger than 1 mm can be recycled. Cutting resistance of the composite depends on the local distribution of the carbon scrap phase.

6

Otrzymywanie i właściwości adsorpcyjne mezoporowatych węgli z nanocząstkami ditlenku tytanu

Choma J., Jaroniec M., Górka J., Jedynak K.

Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej

|

2011

|

Vol. 60, nr 2

265-283

PL

Opisano sposób otrzymywania mezoporowatych węgli i kompozytów węglowych z nanocząstkami ditlenku tytanu. Wykorzystano metodę twardego odwzorowania, w której stałą matrycą były nanocząstki koloidalnej krzemionki o wymiarach ok. 24 nm oraz metodę miękkiego odwzorowania, w której matrycą były cząsteczki kopolimeru trójblokowego politlenku etylenu - politlenku propylenu - politlenku etylenu EO101PO56EO101 Lutrol F127. W metodzie twardego odwzorowania prekursorem węglowym była żywica fenolowo-paraformaldehydowa, natomiast w metodzie miękkiego odwzorowania żywica rezorcynowo-formaldehydowa. Kompozyty węglowe z ditlenkiem tytanu zawierały 10 i 20% wag. TiO₂. Badano właściwości adsorpcyjne węgli i kompozytów węglowo-tytanowych za pomocą niskotemperaturowej adsorpcji azotu w celu wyznaczenia porowatości i pola powierzchni tych materiałów. Otrzymane mezoporowate węgle i kompozyty węglowo-tytanowe charakteryzowały się całkowitą powierzchnią właściwą zmieniającą się w przedziale od 1300 do 331 m²/g oraz całkowitą objętością porów, zmieniającą się w przedziale od 4,26 do 0,63 cm³/g. Stwierdzono, że 10 lub 20% wag. dodatek TiO₂ do mezoporowatych węgli powoduje zmniejszenie pola powierzchni właściwej oraz objętości porów w stosunku to analogicznych próbek nie posiadających nanocząstek ditlenku tytanu. Otrzymane materiały węglowe cechują się dużym udziałem mezoporowatości w całkowitej objętości porów zmieniającym się od 73 do 96%.

EN

Synthesis of mesoporous carbons and carbon composites with titania nanoparticles is reported. The methods of hard and soft templating were employed using colloidal silica and poly(ethylene oxide)-poly(propylene oxide)-poly(ethylene oxide) EO101PO56EO101, Lutrol F127 as hard and soft templates, respectively. Phenol and formaldehyde were used as carbon precursors in hard templating, while resorcinol and formaldehyde were used in soft templating. The carbon composites with titania nanoparticles contained 10 and 20wt.% of titania. Adsorption properties of carbons and titania-carbon composites such as porosity and surface area were determined from low temperature nitrogen adsorption isotherms. The resulting carbons and titania-carbon composites were characterized by specific surface area ranging from 1300 to 331 m²/g and total pore volume ranging from 4.26 to 0.63 cm³/g. It is shown that the addition of 10 and 20 wt.% of titania into mesoporous carbons caused reduction of the surface area and pores volume in comparison to analogous samples without titania nanoparticles. Also, the materials studied featured a high contribution of mesopores in the total pore volume ranging from 73 to 96%.

7

Elektrosorpcja wodoru na kompozytowych elektrodach węglowo-metalicznych

Skowroński J. M., Osińska M.

Przemysł Chemiczny

|

2009

|

T. 88, nr 4

385-388

8

Wykorzystanie metody pomiaru zmiany rezystancji do badania kompozytów węglowo-epoksydowych

Jarzębińska-Dziegciar A., Pyrzanowski P.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Mechanika

|

2007

|

z. 217

37-42

EN

A simple resistance-based method was used to study the epoxy-carbon composite material. Measurement of changes of the resistance between contacts, located on both sides of the composite plate, allows detecting the beginning of the damageprocess in ststic test. In cyclic test displacement of the pin, relative to set-up and changes of resistance between the contact points, versus number of cycles were measured. The results indicate that pins in composites can be used in inessential joints. The method can be useful to determine the margin of safety of a joint.

9

Electrooxidation of phenol at electrodes prepared of selected types of exfoliated graphites

Skowroński J. M., Krawczyk P.

Karbo

|

2005

|

Nr 4

257-261

EN

In the presented work three different types of graphite intercalation compounds (GICs} were thermally exfoliated and then subjected to electro-chemically investigated in alkaline solution. H2S04-G/C was synthesized by the galvanostatic oxidation of host graphite in 18 M H2SO4, whereas CrO3-G/C was prepared on refluxing the graphite flakes in glacial acetic acid/CrO3solution. The third compound. FeCl3GIC was formed during two days reaction between graphite and 4.8 M solution of FeCl3in nitromethane. All of investigated samples were used as electrode materials in the reaction of phenol electrooxidation examined by the galvanostatic and cyclic voltamrnetry techniques. The achieved results clearly indicate, that the course of phenol electrooxidation depends mainly on the type of investigated electrode material. The appearance of some peaks on the voltammetric curves and oscillations on some of the galvanostatic curves suggests tentatively that the chemical composition as well as the structure of EG surfaces are considerably altered by the products of the phenol electrooxidation. Among them the film of oligomer compounds seems to be dominant. However, it can not be excluded that during the proceeding reactions, the formation of other products (i.e. quinones, fumaric and maleic acids) also takes place.

PL

Badano współczynnik adsorpcji wodoru cząsteczkowego w fazie gazowej na powierzchni super aktywowanego węgla metodą wolumetryczna. Ce-lern badania było uzyskanie możliwie najlepszych materiałów do magazynowania energii. Kilka sposobów obróbki surowych próbek zastosowano w celu polepszenia właściwości adsorpcyjnych węgla. Największe zdolności adsorpcji uzyskano po wygrzewaniu w wysokiej temperaturze przy obniżonym ciśnieniu. Współczynnik adsorpcji w 77 K i 2 MPa wynosił 3,158 % wag. Przeniesienie ładunku pomiędzy litem a grupami węglowymi na powierzchni przez domieszkowanie zwiększyło energię adsorpcji. Zauważono również stopniowy spadek ilości adsorbowanych moduł H2, w związku z zajmowaniem aktywnych miejsc przez jony litu.

10

Adhesion of bone and vascular cells on carbon fibre-reinforced carbon composites coated with a fullerene layer

Bacakova L., Grausova L., Vacik J., Jungova I.

Inżynieria Biomateriałów

|

2005

|

R. 8, nr 47-53

3--6

EN

Carbon fibre-reinforced carbon composites (CFRC), i.e. materials promising for hard tissue surgery, were coated by a fullerene layer in order to strengthen the material surface and create its nanostructure pattern which is known to be attractive for colonization with bone cells. The fullerene layer was relatively resistant to wear, at least swabbing with cotton, rinsing with liquids and exposure to cells and proteolytic enzymes. Both human osteoblast-like MG 63 cells and rat vascular smooth muscle cells (VSMC) in 1-and 2-day-old cultures adhered to these surfaces in Iower numbers in comparison with the control uncoated material and tissue culture polystyrene. In addition, the VSMC on the fullerene-coated surfaces were less spread. The Iower cell adhesion was probably due to a relatively high hydrophobicity of fullerenes. On the other hand, the spreading of MG 63 cells was comparable to that observed on the control surfaces, and these cells also assembled dot-like vinculin-containing focal adhesion plaques and relatively rich fine filamentous beta-actin cytoskeleton. We suppose that the cell adhesion may be enhanced by derivatization of fullerenes with specific chemical functional groups or peptidic ligands for cell adhesion receptors.

11

Electrochemical properties of modified exfoliated graphite

Skowroński J. M., Krawczyk P.

Karbo

|

2003

|

Nr 4

214-217

EN

The aim of presented study was to investigate the directional dependences of elastic and optical properties of cokes produced in a laboratory scale from single initial coals of different coking properties. Cokes were produced in the Jenkner's retort furnace from 15 coals of type ranging from 33 to 37 with Roga Index (RI) in the range of 0-76. It was found that cokes exhibit the different directional properties of studied parameters. They can be divided to two groups in respect to observed differences related to the different structure of continuous matrix and to the different pores shape.

PL

Przeprowadzono badania elektrochemiczne właściwości kompozytu: eksfoliowany grafit (EG)/Ni/NiO. Stanowiący przedmiot niniejszych badań materiał kompozytowy został otrzymany w wyniku trójstopniowej syntezy. W pierwszym etapie przeprowadzono elektrochemiczną interkalacj ę kwasu siarkowego w naturalny grafit, w efekcie czego powstał interkalacyjny związek grafitu z kwasem siarkowym (H(2)SO(4)-IZG). W kolejnym etapie w wyniku elektrochemicznego osadzania niklu na H(2)SO(4)-IZG otrzymany został kompozyt H(2)SO(4)-IZG/Ni. Na drodze termicznej eksfoliacji kompozytu H(2)SO(4)-IZG/Ni otrzymano kompozyt EG/Ni/NiO. Elektrochemiczne badania kompozytu EG/Ni/NiO prowadzono w 0,5 M roztworze KOH z oraz bez dodatku 0,1 M fenolu z wykorzystaniem cyklicznej woltamperometrii. Z uzyskanych wyników wynika, że mechanizm utleniania fenolu na badanym kompozycie EG/Ni/ NiO znacznie różni się od mechanizmu, przebiegającego na eksfoliowanym graficie. Ponadto elektrochemiczna aktywność kompozytu EG/Ni/NiO bardzo wyraźnie przewyższa aktywność, jaką wykazuje oryginalny EG.

12

Diamond/SiC composites sintered under high-pressure-high temerature conditions

Żerda T. W., Qian J., Voronin G.

Karbo

|

2003

|

Nr 4

183-187

EN

Novel bulk diamond composites with nano size grain and nanocrystalline SiC bonding were sintered under high-pressure, high-temperature condi- tions. Nanostructured SiC matrix resulted in improved fracture toughness of the composites. Samples were prepared by high-energy ball milling and thorough powder mixing. Particular attention was paid to the diamond graphitization process, phase composition and stress-strain of the compo- sites. This study showed that pressure-temperature conditions in the diamond stable region are essential to avoid diamond graphitization and to sinter diamond/SiC composites with high hardness and strength. The graphitization rate depends on temperature, applied pressure, grain size, and population of surface defects.

PL

Opisano nowoczesne kompozyty na bazie sproszkowanego diamentu i na-nokrystalicznego węglika krzemu jako lepiszcza, które spiekano w warunkach wysokich ciśnień i temperatur. Użycie wypełniaczy z SiC zwiększyło w efekcie odporność takich kompozytów na kruszenie. Poszczególne sub-straty reakcji zmielono w młynku kulowym, dzięki czemu proszki uległy gruntownemu wymieszaniu. Szczególną uwagę poświęcono analizie procesu grafityzacji diamentu oraz składowi fazowemu i naprężeniom występującym w kompozytach. Badania wykazały, iż w celu uniknięcia grafityzacji diamentu oraz otrzymania kompozytów diament/SiC o wysokiej twardości i wytrzymałości, niezbędne jest prowadzenie całego procesu w obszarze stabilności fazowej diamentu. Szybkość grafityzacji zależy od temperatury, przyłożonego ciśnienia, wielkości ziaren oraz koncentracji defektów powierzchniowych.

13

Study of selected properties of carbon-carbon composites irradiated with neutrons

Błażewicz S., Piekarczyk J., Macherzyńska B., Chłopek J., Michałowski J.

Karbo

|

2001

|

Nr 11

393-396

EN

The effect on mechanical and physical properties of neutron irradiation of carbon fibre-based composites has been determined. The composite samples were irradiated with neutrons at a dose of 7,3 • 10(17)n/cm(2). Significant improvement in mechanical properties of composites was observed.

PL

Określono wpływ napromieniowania neutronami kompozytów wzmacnianych włóknami węglowymi. Próbki kompozytowe były napromieniowane neutronami o dawce 7,3 • 1O(17) neutronów/cm(2). Zaobserwowano znaczącą poprawę właściwości mechanicznych kompozytów.

14

Badania odporności na nagłe zmiany temperatury kompozytów węglowych modyfikowanych krzemem

Błażewicz S., Holik R., Fidelus J., Gumuła T., Michałowski J.

Ceramika. Materiały Ogniotrwałe

|

2001

|

R. 53, nr 2

49-52

PL

W pracy przedstawiono wybrane zagadnienia dotyczące właściwości cieplnych kompozytów typu węgiel-węgiel modyfikowanych krzemem lub krzemionką. Celem pracy było otrzymanie kompozytowego materiału mogącego pracować jako element grzejny. Kompozyt C/C został wykonany w formie cienkiej rurki. W trakcie wytwarzania osnowa organiczna była mieszana z proszkiem krzemowym lub krzemionką. Drogą obróbki termicznej w wyższej temperaturze (1600 stopni Celsjusza) w osnowie węglowej tworzył się węglik krzemu. Tak wytworzone próbki kompozytowe poddawano badaniom w warunkach nagłych zmian temperatury. Wyniki badań wskazują na dobrą odporność na nagłe zmiany temperatury badanych elementów kompozytowych.

EN

Selected problems concerned thermal properties of carbon-carbon composites modified with silicon - based compounds are shown. The aim of this work was to manufacture a composite material for heating elements. The carbon-carbon composite has been prepared in the form of thin tube. During manufacturing stage, an organic matrix precursor was mixed with silicon powder and silica. By thermal treatment at higher temperature (1600 Celsius degrees) silicon carbide was formed in the matrix of composite. Final composite samples were subjected to thermal shock loading at different conditions. The results show good thermal resistance of the examined composite elements.

15

Kompozyty C/C interkalowane związkami akceptorowymi

Błażewicz S., Macherzyńska B., Touzain P., Sarmeo D.

Karbo

|

2000

|

Nr 4-5

144-147

PL

Przedstawiono badania mające na celu określenie wpływu intcrkalacji kompozytów węglowych na właściwości elektryczne i mechaniczne. Określono wpływ procesu interkalacji na czyste składniki kompozytu (włókna, osnowa), jak i na sam kompozyt.

EN

The investigations have been presented targeted at determination on of carbon composites intercalation influence upon electrical and mechanical properties. The influence of intercalation process has been determined on pure elements of the composite (fibres, matrix) and on the composite itself.

16

Histologiczna ocena kompozytu węgiel-żywica epoksydowa w oparciu o badania doświadczalne na zwierzętach

Bajor G., Sabat D., Szczurek Z.

Inżynieria Biomateriałów

|

2000

|

R. 3, nr 12

3--7

PL

Dla celów realizacji tego eksperymentu użyto królików, którym wszczepiano do światła jamy szpikowej kości udowej grot z kompozytu węgiel - żywica epoksydowa. Kompozyt ten charakteryzuje się bardzo dobrymi właściwościami mechanicznymi, co między innymi ułatwia obróbkę mechaniczna, umożliwia otrzymywanie implantów o złożonych kształtach. Do eksperymentu użyto sześć królików z zastosowaniem kompozytu włókno węglowe, osnowa epoksydowa pokrytych warstwą hydroksyapatytu /implant C-ep-HAP / w okresach obserwacji 4, 14, 18, 20, 22 tygodni. Celem przeprowadzonego badania było określenie przydatności tego materiału jako elementu zespalającego kość, oraz jego biozgodności. Wykazano, że w szpiku kostnym otaczającym grot zachodzą procesy resorpcji, a następnie odbudowy kości aż do powstania dojrzałej kości gąbczastej. Tym przemianom towarzyszyła postępująca biodegradacja fragmentów wszczepu, aż do powstania zbrylonych struktur i ich pyłowego rozpadu. Fragmenty tego materiału działają stymulująco na odnowę kości gąbczastej i nie wywoływały odczynu olbrzymiokomórkowego ani zmian bliznowatych. W oparciu o przeprowadzone badania potwierdzono walory wytrzymałościowe tego materiału oraz jego biozgodność. Natomiast uzyskano jedynie potwierdzenie powolnej biodegradacji rozpoczynającej się na powierzchni tego materiału.

EN

Rabbits with the arrow head-shaped carbon-epoxy resin composite implanted into the femoral bone marrow cavity were used in the experiment. The composite has very good mechanical properties, which enable mechanical working and formation of complex shapes. Six rabbits with implants made of carbon fibre - epoxy resin composite, coated with hydroxyapatite / C-ep-HAP implant/, were used in 4, 14, 18, 20, 22 weeks of observation. The aim of the experiment was to determine the usefulness of the composite material as an element uniting bones as well as its biocompatibility. It has been shown that in the bone marrow surrounding the implant there take place the processes of resorption and bone restoration leading to the formation of a mature spongy bone. These changes are accompanied by progressive biodegradation of the implanted fragments, i.e. lumping and dusting. Fragments of the implanted material stimulate restoration of spongy bone and do not cause gigantocellular reaction or cicatricial changes. The investigations carried out in this work confirmed good strength and biocompatibility of the implant material. Only slow biodegradation beginning on the surface of the material was observed.

17

Biomimetyczny wzrost fosforanów na zmodyfikowanej powierzchni biokompozytu węglowego

Stoch A., Brożek A., Stoch J., Jastrzębski W., Długoń E., Sitko M.

Inżynieria Biomateriałów

|

2000

|

R. 3, nr 10

23--29

PL

Postęp w regeneracji kości jest wymuszany przez opracowanie licznych materiałów zastępczych na osnowie meta/u, ceramiki lub polimerów. Bioaktywna ceramika wiąże się z żywą kością poprzez warstwę apatytu podobnego jak w kości, który w otoczeniu biologicznym tworzy się na jej powierzchni, zawierając drobnokrystaliczny, węglanowy hydroksyapatyt o zdefektowanej strukturze. Uważa się, że powstawanie tego apatytu jest nieodzowne dla utworzenia silnych wiązań chemicznych będących „conditio sine qua non" mocnego złącza implantu z kością. Celem pracy było uzyskanie takiej modyfikacji chemicznej implantu, aby in vivo na jego powierzchni można było łatwo wywołać zarodkowanie heterogeniczne i wzrost apatytu z naturalnego osocza. Testy laboratoryjne wykonano na handlowych preparatach czystego tytanu oraz kompozytach węgiel-węgiel. Po wstępnej obróbce, próbki pokrywano roztworami sol-gel tytano-krzemo-wapniowymi, krzemo-wapniowymi lub krzemowymi, a na koniec wygrzewano. Następnie termostatowano je w warunkach fizjologicznych mocząc w sztucznym (SBF) lub w naturalnym (NBF) osoczu do 30 dni. Występuje zgodność poglądów, że w SBF reakcje które in vivo zachodzą w obszarze powierzchni, są równie dobrze przebiegające in vitro. W tych warunkach apatyt podobny do kości odkładał się w procesie biomimetycznym, podobnym jak in vivo na materiałach bioaktywnych. Kolejne etapy wzrostu apatytu na powierzchni tytanu lub zmodyfikowanego węgla były dokumentowane metodą spektroskopii w podczerwieni. Metodą dyfrakcji rentgenowskiej ustalono skład fazowy osadów fosforanowych a morfologię i skład chemiczny badano stosując SEM-EDEX. Na badanych powierzchniach stwierdzono nukleację i wzrost apatytu zawierającego węglany. Był on wydajniejszy na powierzchniach krzemo-wapniowych i na tytano-krzemo-wapniowych niż na krzemowych. Zarodki apatytu zawierającego węglany powstawały i rosły pobierając jony wapniowe i fosforanowe z roztworu SBF. Osadzanie apatytu było wydajniejsze z NBF niź SBF. Ta obserwacja wzmacnia przypuszczenie, że białka również działają jako centra zarodkowania. Uzyskane obrazy powierzchni przypominały kalafior, praktycznie niezależne od użytego powiększenia. To własne podobieństwo mikro i makro kształtów potwierdza fraktalną naturę tej powierzchni, swoją drogą, rodzącej bardzo aktywne obszary powierzchniowe.

EN

Numerous bone substitutes made of metals, ceramics and polymers have been developed to promote bone regeneration. The bioactive ceramics bonds to bone through a layer of bone-like apatite which is formed on their surfaces in the body and is characterised by a carbonate-containing hydroxyapatite with small crystallites and defected structure It is believed that formation of this apatite is inevitable to form strong chemical bonds being conditio sine qua ~ non of the strong implant-bone joint. The aim of this work was to get such a chemical modification of the implant that in vivo conditions on its surface heterogeneous nucleation of apatite from the body fluid could be easily induced and grown. The laboratory experiments were carried on commercial pure titanium or carbon-carbon composite materials. After a preliminary treatment the samples were coated with titania-silica-calcium or silica-calcium or silica from sol-gel solutions and finally heated. Then they were soaked thermostatically under physiological conditions in the simulated body fluid (SBF) or in natural body fluid (NBF) for up to 30 days: it has already been observed that in the SBF reactions that in vivo would take place near the implant surface are in vitro well reproduced. In such conditions a bone-like apatite was deposited by the biomimetic process, similar to that, formed in vivo on bioactive materials. Consecutive steps of the apatite growth on titanium, or carbon-modified surfaces were monitored by infrared spectroscopy. XRD controled a phase state of phosphate precipitates after the soaking course. Morphology and chemical composition of phosphates were studied with SEM-EDEX. It was found that nucleation and growth of carbonate containing apatite took place at the surface: It was more effective on silica-calcium and on titania-silica-calcium than on silica substrates. Apatite nuclei containing carbonates were formed and they grew by uptake of calcium and phosphate ions from the SSF solution. The NBF, comparing with SBF much enhanced the apatite precipitation. This observation supports suggestion that also proteins can act as nucleation centres. The obtained pictures of the surface resembled cauliflower nearly independently of the magnification chosen. This self similarity in macro and micro shapes verifies the fractal nature of the surface which in turn, created very active surface area.

18

Ocena niektórych własności biologicznych kompozytu włókno węglowe z polisulfonem na podstawie badań doświadczalnych na królikach

Szczurek Z., Cieślik T., Ogorzelska-Stronczak B., Sabat D., Koszowski R.

Inżynieria Biomateriałów

|

1998

|

R. 1, nr 2

21--27

PL

Do allogennych biokompatybilnych materiałów, które mogą być stosowane w traumatologii i chirurgii rekonstrukcyjnej należy kompozyt C-C. Niekorzystną cechą tego materiału jest jego kruchość. Połączenie kompozytu z polisulfonem zmienia w znaczny sposób parametry kompozytu C-C poprzez zwiększenie jego elastyczności. Autorzy podjęli badania doświadczalne z zastosowaniem kompozytu włókno węglowe i polisulfonu. Doświadczenie przeprowadzili na 12 królikach. Materiał wielkości 7 x 3 mm wprowadzili pod skórę, do mięśnia lędźwiowego oraz do ubytków żuchwy wielkości 8 x 5 x 3 mm. Otoczenie i tkanki, w których umieszczali kompozyt z polisulfonem oceniali na podstawie obserwacji makroskopowych i histopatologicznych. Stwierdzili, że degradacja włókien węglowych w tkance podskórnej i mięśniowej następowała znacznie szybciej niż degradacja polisulfonu, który w tkance mięśniowej wywoływał jednocześnie brzeżny zanik włókien mięśniowych. W tkance kostnej natomiast proces degradacji włókien węglowych i polisulfonu przebiegał z jednakową szybkością.

EN

C-C composite is one of allogenic, biocompatible materials witch can be used in traumatology and reconstructive surgery. An important drawback of this material is its fragility. However, when combined with polysulphone, carbon composite becomes significantly more elastic. The authors performed a number of experiments on rabbits to verify the parameters of carbon fibres plus polysulphone. The group consisted of 12 rabbits. The combination (size 7 x 3 mm) was inserted subcutaneously, into psoas muscle or mandibular defects of 8 x 5 x 3 mm. Surroundings and tissues into which the combination had been introduced were examined both macroscopically and histopathologically. Degradation of carbon fibres within subscutaneous and muscular tissues was found to develop much more faster than that of polysulphone, and the latter caused marginal atrophy of muscle fibres as well. On the other hand, the degradation process of both carbon fibres and polysulphone was the same within bone tissue.

19

Improved biocompatibility of carbon-fibre-reinforced carbon composites in vitro after their polishing and coating with a carbon-titanium layer

Bacakova L., Stary V., Kofrooova O.

Inżynieria Biomateriałów

|

1998

|

R. 1, nr 4

22--24

EN

The surface of unidirectionally reinforced carbon-carbon composites was modified either by polishing or coating with a carbon-titanium layer. In culture conditions; the composites were seeded with vascular smooth muscle cells derived from the rat aorta. On both types of modified samples, the number of initially adhered cells, degree of their spreading and their subsequent growth were significantly higher than on untreated samples, and in the case of carbon-titanium-covered composites, also higher than on standard plastic culture dishes Sterilin. These results obtained in vitro suggest possible good biointegration of the polished and carbon-titanium-covered carbon-carbon composites with the surrounding tissue in situ after their use in transplantation medicine for the construction of artificial implants.

20

Adhesion and growth of vascular smooth muscle cells in cultures on carbon-fibre-reinforced carbon composites covered with pyrolytic carbon

Bacakova L., Balik K., Zizka S.

Inżynieria Biomateriałów

|

1998

|

R. 1, nr 4

19--22

EN

Biocompatibility of two-dimensionally reinforced carbon-carbon composites infiltrated and coated with pyrolytic carbon was evaluated in vitro by seeding them with smooth muscle cells derived from the rat aorta. The cells adhered to the composites in numbers comparable with those found on standard plastic culture dishes and these numbers tended to be positively correlated with the open porosity of the material surface. In contrast, the following proliferation was rather negatively related to the open porosity. The maximum population density of cells growing on the composites was similar or lower than that on standard culture plastic. These results suggest relatively good biocompatibility of the pyrolytic-carbon infiltrated and coated carbon composites and their suitability for future biomedical applications.