Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Glass and glass-ceramic porous materials for biomedical applications

Kędzia Olga, Lubas Małgorzata, Dudek Agata

System Safety : Human - Technical Facility - Environment

|

2023

|

Vol. 5, iss. 1

302--310

EN

Biosilicate glasses and glass-ceramic materials obtained on their basis are an important research area in tissue engineering due to their ability to regenerate bones. The most important features of bioactive glasses include: the ability to biodegrade and high bioactivity. Appropriate porosity, pore size, surface structure and topography, chemical composition and ion release kinetics, as well as mechanical properties enable the adhesion of mesenchymal cells and their differentiation towards osteoblast cells and stimulate further proliferation and angiogenesis. This study concerns the subject of bioglass, in particular Bioglass 45S5 and glass-crystalline porous materials in the context of their properties enabling the reconstruction of bone tissue and possible applications. The article addresses crucial issues of shaping the properties of glass and glass crystalline porous structures by introducing changes in their composition and the method of their production, and also discusses the importance of foaming agents.

2

Scalanie pyłów pochodzących ze spalania odpadów komunalnych

Wasylak J., Kuciński G., Lisiecki M., Wrześniak T.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

28--31

PL

Popioły i pyły lotne, pochodzące ze spalania odpadów komunalnych, posiadają w swym składzie szereg niebezpiecznych pierwiastków w tym metali ciężkich, stanowiących zagrożenie dla człowieka i jego środowiska. Za pyły uważa się cząstki ciała stałego zawarte w powietrzu. Dla zdrowia człowieka największe zagrożenie stanowi pył przemysłowy o rozmiarach 0,1-100 µm. Jednym ze sposobów ich unieruchamiania może być immobilizacja w matrycy szklistej, która pozwala na ekologicznie bezpieczne unieszkodliwienie i składowanie. W pracy przedstawiono technologię wytwarzania materiału szkło-ceramicznego, otrzymywanego poprzez spiekanie. Wykorzystano w szczególności surowce odpadowe, pozyskane ze spalarni komunalnych w postaci pyłu, a także odpadową stłuczkę szklaną z Huty Szkła Gospodarczego Tadeusz Wrześniak Spółka z o.o. Zmieszano pył ze stłuczką szklaną, sprasowano, a następnie poddano obróbce termicznej w temperaturze 850 C. Zidentyfikowano fazy krystaliczne, stwierdzając, że dominującą fazę stanowi wollastonit. Wykonano również badania mikrostruktury za pomocą mikroskopu skaningowego oraz badania wymywalności jonów chloru i siarki z otrzymanych próbek szkło-ceramicznych.

EN

Ashes and fly ash derived from the combustion of municipal wastes contain a series of dangerous elements in their compositions, including heavy metals that are posing a threat to man and his environment. The particles of the solid body included in the air are regarded as fly ash. Industrial ash is posing the greatest threat to the health of the man when particles are 0,1-100 μm in size. One of the ways for immobilizing them can be through immobilization in the glassy matrix that will allow the ecologically safe neutralizing by the storage. The technology of manufactirung glass-ceramic material is presented in this work. Glass-ceramic materials were obtained through the sintering process. Used were in particular waste materials, derived from municipal incinerators in the form of ash, as well as waste cullet from Huta Szkła Gospodarczego Tadeusz Wrześniak Sp. z o.o. Mixed ash from the cullet was compressed, and then subjected to a heat treatment of 850 °C. Crystalline phases were identified stating that wollastonite was the dominating phase. Examinations of the microstructure were also performed with a scanning microscope. They also conducted a research for leaching of chlorine and sulphur ions from the received samples of glass-ceramic.

3

Możliwości wykorzystania surowców odpadowych przemysłu cementowego i przetwórstwa mineralnego do produkcji materiałów szklistych i szklano-krystalicznych. Cz.1 – Materiały szklano-krystaliczne na bazie odpadowego pyłu cementowego i perlitu

Zawiła J., Rybicka-Łada J.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2015

|

R. 8, nr 21

76--90

PL

W artykule omówiono możliwości uzyskania materiałów szklano-krystalicznych na bazie odpadowego pyłu cementowego i perlitu. Biorąc pod uwagę ich skład chemiczny, zaprojektowano materiały z układu SiO2-CaO-MgO-Al2O3, uzupełnieniając skład surowcowy o dodatkowy surowiec pochodzenia mineralnego będący źródłem MgO. Zaprezentowano ich składy chemiczne i warunki obróbki termicznej. Materiały szklano-krystaliczne otrzymywano prowadząc kontrolowaną krystalizację szkieł w zakresie temperatury 950–1050°C bez stosowania dodatkowych nukleatorów krystalizacji oraz z ich udziałem w postaci tlenków Cr2O3, Fe2O3 i TiO2. Analiza składu fazowego XRD w pełni potwierdziła szklano-krystaliczny charakter uzyskanych materiałów. Wyniki badań pokazały, że głównymi fazami krystalicznymi analizowanych materiałów po ich obróbce w temperaturze 1000–1050°C i w czasie 180–300 minut są: diopsyd, anortyt i wolastonit, a ich udział zależy od składu wyjściowego. Opracowane w warunkach laboratoryjnych materiały szklano-krystaliczne na bazie pyłu cementowego i perlitu wykazują zdecydowanie większą twardość aniżeli szkło, z którego powstały w wyniku obróbki termicznej. Odznaczają się te materiały równomierną, krystaliczną strukturą i zróżnicowaną kolorystyką, mogą więc znaleźć różnorakie zastosowanie, np. jako materiały okładzinowe – ścienne i podłogowe, do wyrobu różnego rodzaju blatów, płyt itp.

EN

The paper discusses the possibility of obtaining a glass-crystalline materials based on cement kiln dust waste and perlite. Considering their chemical composition, SiO2-CaO-MgO-Al2O3 based materials were designed, supplementing raw material composition by additional mineral component containing MgO. Their chemical compositions and thermal treatment conditions were presented. Glass-ceramic materials were prepared by the controlled crystallization of glass in the temperature range of 950–1050˚C without applying additional nucleating agent of crystallization and their involvement in the form of oxides Cr2O3, Fe2O3 and TiO2. XRD analysis of the phase composition fully confirmed the glass-crystalline nature of the obtained materials. They showed that the major crystalline phases of the analysed material after heat treatment at a temperature of 1000–1050°C and at the time of 180–300 minutes are diopside, anorthite and wollastonite, and their contribution depends on the composition of the starting material. Developed in the laboratory conditions glass-ceramic materials based on cement kiln dust and perlite have much greater hardness than the glass from which they originated as a result of thermal treatment. They are characterized by a uniform crystalline structure and diversified colour schemes. These materials may find various application, for example as wall and floor cladding materials, variety of countertops, slabs, etc.

4

Otrzymywanie lekkich kruszyw szklano−krystalicznych na bazie surowca perlitowego i odpadu perlitu ekspandowanego

Żelazowska E, Pichniarczyk P, Sacha S, Zawiła J, Rybicka-Łada J

Szkło i Ceramika

|

2013

|

R. 64, nr 3

20--24

PL

Rozwój przemysłu materiałów budowlanych wymaga poszukiwania nowych, tańszych materiałów i surowców o lepszych właściwościach niż tradycyjnie stosowane. Jednym z surowców, na bazie którego możliwe jest uzyskanie nowych materiałów mogących mieć szerokie zastosowanie w branży materiałów budowlanych jest perlit. Podczas procesu jego ekspandacji obok ściśle określonych frakcji perlitu ekspandowanego powstaje również znaczna ilość pyłu perlitowego o uziarnieniu mniejszym niż 0,1 mm, który nie znajdując zastosowania stanowi uciążliwy odpad generujący koszty składowania. Mając to na uwadze Instytut Ceramiki i Materiałów Budowlanych − Oddział Szkła i Materiałów Budowlanych w Krakowie podjął prace badawcze w celu opracowania na bazie surowego perlitu i odpadowego pyłu perlitowego nowych produktów przydatnych dla budownictwa, w tym szczególnie materiałów o charakterze lekkich kruszyw szklano−krystalicznych do produkcji elementów budowlanych.

EN

The requirements for new and less expensive raw materials and components is connected with the continuous development in building technologies. The perlite is one of the most promising raw material which have potential to be widely applicable in obtaining the new products for building industry. Additionally, as a secondary product of the perlite expansion process the fraction of expanded perlite with very small grain size less than 0,1 mm, is produced as a waste material. The Institute of Ceramics and Building Materials - Division of Glass Building Materials has undertaken research work on technology of the new products, especially light weight glass-ceramic aggregates for building industry use, prepared on a base of raw perlite and waste fraction of the expanded perlite.

5

Modyfikowana szkło-ceramika LAS (Li2O-Al2O3-SiO2)

Łączka K., Kounga A., Górny T., Łączka M., Cholewa-Kowalska K.

Szkło i Ceramika

|

2011

|

R. 62, nr 6

8-13

PL

Celem niniejszej pracy było uzyskanie tworzyw szkło-ceramicznych z układu Li2O-Al2O3-SiO2, w których jednocześnie krystalizują fazy: dwukrzemian litu (LS) i glinokrzemian litu (LAS). Połączenie właściwości tych dwóch faz stwarza możliwość otrzymania nowych materiałów charakteryzujących się z jednej strony podwyższoną, w stosunku do tworzyw spodumenowych (LAS) wytrzymałością, a z drugiej strony niższym niż w przypadku tworzyw z dwukrzemianem litu, współczynnikiem rozszerzalności termicznej. W związku z tym, przy opracowywaniu składów tlenkowych szkieł kierowano się możliwością uzyskania na ich bazie materiału dwufazowego wybierając 3 grupy szkieł różniące się stosunkiem Li2O do Al2O3. Na podstawie przeprowadzonych badań termicznych (DTA) określono temperatury krystalizacji przy czym czas wygrzewania dobrano doświadczalnie. Analiza składu fazowego uzyskanych tworzyw wskazuje na możliwość jednoczesnej krystalizacji krzemianu i glinokrzemianu litu przy stosunku Li2O:Al2O3 większe lub równe 1, natomiast niższa koncentracja Li2O w stosunku do Al2O3 prowadzi do uzyskania materiału jednofazowego, w którym krystalizują tylko glinokrzemiany litu. Równocześnie obserwuje się bezpośredni wpływ składu fazowego na mikrostrukturę tworzyw i ich parametry mechaniczne: materiały dwufazowe wykazują wyraźnie wyższą wytrzymałość mechaniczną a w obrazie mikrostruktury widoczne są dwie formy krystaliczne o pokroju słupkowym i sferycznym.

EN

The goal of this study was to obtain glass ceramic materials based on Li2O-Al2O3-SiO2 system in which two phases: lithium disilicate (LS) and lithium alumino-silicate (LAS) crystallize simultaneously. The combination of properties of these two phases create possibilities to get new materials characterized, on the one hand, by higher mechanical strength compared to spodumene glass-ceramics and other hand, by lower thermal expansion coefficient in comparison with lithium disilicate glass-ceramics. Therefore the developing of glass chemical compositions is guided by possibilities of obtaining two phases materials - there were selected 3 groups of glasses with different ratio of Li2O and Al2O3. Crystallization temperatures were determined basing on thermal analysis (DTA) and the holding time were chosen experimentally. Phase composition analysis of obtained glass-ceramics indicates that simultaneous crystallization of lithium disilicate and lithium aluminosilicate is possible at ratio Li2O:AI2O3 greater than equal to 1, whereas the lower concentration of Li2O to Al2O3 leads to a single-phase material, in which only lithium alumino-silicates crystallize. Direct effect of phase composition are observed in the materials microstructure and their mechanical parameters: two-phases materials exhibit much higher mechanical strength and microstructure are composed of two kind of crystals in the shape of bars and spherical form.

6

Otrzymywanie tworzywa szkło-krystalicznego z fazą ZnAl2O4 w wyniku eliminacji struktur piroksenowych

Okupski T., Herman D., Walkowiak W.

Materiały Ceramiczne

|

2011

|

T. 63, nr 2

379-385

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań nad możliwością zastosowania tworzywa szkło-krystalicznego z układu CaO-MgO-ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2, będącego modyfikacją układu CaO-MgO-Al2O3-SiO2, jako spoiwa do ziaren ściernych z mikrokrystalicznego tlenku glinu typu SG. W wyniku zmiany składu chemicznego tworzywa z układu Al0,54B0,9Mg0,05Zn0,38Ca0,12Si0,51O3 możliwa jest eliminacja podstawowych struktur krystalicznych z grupy krzemianów (diopsyd, augit) na korzyść fazy spinelowej (ZnAl2O4). Tworzywo szkło-krystaliczne z udziałem gahnitu oraz należącego do grupy krzemianów wyspowych wilemitu (Zn2SiO4), charakteryzuje się korzystniejszymi właściwościami mechanicznymi (KIc = 2,04 MPaźm1/2) w porównaniu do tworzyw z udziałem faz krzemianowych (KIc = 1,28 MPaźm1/2).

EN

The paper presents an attempt of application of glass-crystalline material, coming from the CaO-MgO-ZnO-Al2O3-B2O3-SiO2 system and being a modification of the CaO-MgO-Al2O3-SiO2 system, as a binder for abrasive grains of microcrystalline alumina of the SG type. The results indicate that a change of the chemical composition can eliminate crystal phases from a silicate group (diopside, augite) in the spinel phase (ZnAl2O4) favour. The glass-ceramic material containing crystal phases of gahnite (ZnAl2O4) and willemite (Zn2SiO4) has better mechanical properties (KIc = 2.04 MPaźm1/2) in comparison to the materials with the pyroxene phases (KIc = 1.28 MPaźm1/2).

7

Characteristics of the maxilla bone tissue regeneration when porous glass-ceramic material «Byossital» applied in complex with acupuncture : experimental case

Pohodenko-Chudakova I. O., Barmytzkaya A.Z., Chudakov O.P., Bezzubik S.D.

Engineering of Biomaterials

|

2010

|

Vol. 13, no. 99-101

3--4

8

Materiały typu szkło-ceramika : nowe trendy w materiałach optycznych

Pisarski W.A.

LAB Laboratoria, Aparatura, Badania

|

2007

|

R. 12, nr 2

47-50

9

Wielofunkcyjna bioaktywna szkło-ceramika

Ciecińska M.

Materiały Ceramiczne

|

2006

|

R. 58, nr 2

64-67

PL

Szkło-ceramiczne materiały otrzymane na bazie szkieł krzemianowo-fosforanowych znajdują coraz szersze zastosowanie jako implanty kostne w medycynie rekonstrukcyjnej. W prezentowanej pracy podjęto próbę uzyskania szklistych i szkłopochodnych materiałów bioaktywnych z dodatkiem Ag i Cu. Metale te jako prekursory krystalizacji umożliwiają uzyskanie szkło-ceramiki o lepszej wytrzymałości niż tradycyjne szkła bioaktywne. Ponadto posiadają interesujące właściwości biomedyczne. Srebro działa przeciwzapalnie, przyspieszając gojenie się ran. Miedź ponadto stymuluje ważniejsze procesy metaboliczne w organizmie człowieka. Stosując metodę osadzania proszku szklanego z mas lejnych, na powierzchni gąbki polimerowej uzyskano szkło-ceramiczne materiały porowate o porowatości całkowitej 54-73% i gęstości 2,9 g/cm3. Uzyskane wyniki badań mogą być pomocne w opracowaniu bioaktywnych implantów wielofunkcyjnych.

EN

Glass - ceramic materials obtained on the basis of silicate - phosphate glasses have found increasingly wide application as osseous implants in surgery. In the present study an attempt has been made to obtain glass and glass - derived bioactive materials with an addition of the elements Ag and Cu. Those materials as precursors of crystalization, enable to obtain glass - ceramics of greater durability then traditional bioactive glasses. They have, moreover, interesting biomedical properties. Silver counteracts inflammation, accelerating the healing of wounds. Copper stimulates the more important metabolic processes in the human body. By applying the method of deposition of the glass powder from the casting slip, on the surface of a polymer sponge there been obtained porous glass-ceramic materials of the total porosity 54-73% and density 2,9 g/cm3. The obtained results of investigations may be helpful in the elaboration of bioactive multifunctional implants.

10

Crystallization of SiO2-Al2O3-Mg(Zn)O glasses nucleated by TiO2.

Stoch L., Dutkiewicz J., Morgiel J., Stoch P.

Archiwum Nauki o Materiałach

|

2004

|

T. 25, nr 1

21-36

EN

The structural mechanism and progress of crystallization of glass from SiO2-Al2O3-Mg(Zn)O+TiO2 nucleator system was investigated. Obtaining nanocrystalline glass-ceramic material of improved mechanical properties was the aim of the study. In the early stage of crystallization near glass transformation temperature (Tg=750 degrees centigrade), Mg, Al-titanate, as small as 5-20 nm dendrite-like precipitates are formed. They nucleate the Mg-silicate crystallization. HRTM study results indicate that TiO2 nucleated crystallization of silicate glasses proceeds directly by a local rearrangement and ordering of the glass structure atoms as a disorder-order solid state transformation but not by amorphous phase separation, as it has been supposed up to now. Above 800 degrees centigrade crystals of high temperature quartz structure s.s. of appears. When the temperature is higher than 1000 degrees centigrade cordierite crystallizes which is the thermodynamic equilibrium crystal phase. It is obtained by the formation and subsequent reconstitution of the structure of intermediate, metastable crystal phases. Two stage heat treatment including nucleation (800 degrees centigrade) and bulk crystallization (900-1000 degrees centigrade) makes the formation of the glass-ceramic material, containing clinoenstatite and Mg-petalite of 50-100 nm crystal size possible.

PL

Zbadano mechanizm strukturalny i postęp krystalizacji wybranych szkieł z układu SiO2-Al2O3-(Mg, Zn)O+TiO2 (nukleator). Otrzymanie nanokrystalicznego materiału szkło-ceramicznego o ulepszonych właściwościach mechanicznych stanowiło cel tych badań. We wczesnym stadium krystalizacji, w pobliżu temperatury transformacji szkła (Tg=750 stopni Celsjusza), powstaje tytanian glinowo-magnezowy w formie drobnych, 5-20 nm wytrąceń o kształcie dendrytów. Są one zarodkami krystalizacji krzemianów magnezu. Wyniki badań tych szkieł, za pomocą HRTM wykazały, że krystalizacja szkieł krzemianowych, nukleowana przez TiO2 odbywa się bezpośrednio, drogą lokalnych przemieszczeń atomów w strukturze szkła i ich porządkowaniu, jako przemiana stanu stałego typu nieporządek-porządek nie zaś poprzez odmieszanie fazy amorficznej, jak dotąd sądzono. Powyżej 800 stopni Celsjusza powstają kryształy roztworu stałego typu Mg-petalitu o strukturze wysokotemperaturowego kwarcu. Powyżej 900 stopni Celsjusza, w miejsce Mg-petalitu tworzą się klioenstatyt i forsteryt. Gdy temperatura przekroczy 1000 stopni Celsjusza krystalizuje kordieryt, który w tych szkłach jest fazą stanu równowagi termodynamicznej. Powstaje on jak widać poprzez tworzenie się pośrednich faz metatrwałych a następnie przebudowę ich struktury. Dwustopniowe wygrzewanie szkła obejmujące nukleację (800 stopni Celsjusza) i objętościową krystalizację (900-1000 stopni Celsjusza) pozwala otrzymać materiał szkło-ceramiczny zawierający nanometryczne (50-100 nm) kryształy klinoenstatytu i Mg-petalitu jako składników głównych.