Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of pulse laser treatment at different process variables on mechanical behavior of carbon nanotubes electrophoretically deposited on titanium alloy

Majkowska-Marzec Beata, Staszewski Kacper, Sypniewska Joanna

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2023

|

Vol. 25, no. 2

157--168

EN

Titanium and its alloys are widely used as biomaterials for long-term implants, but they are usually surface-modified due to their weak bioactivity and wear resistance. Laser processing was used to modify the surface layer, and elemental carbon was a component of the deposited coatings. This research aims to use a combination of both methods based on preliminary electrophoretic deposition of multi-wall carbon nanotubes (MWNCTs) followed by pulse laser treatment. Carbon nanotubes were chosen due to their mechanical and chemical stability as well as their tubular shape, resulting in enhanced mechanical properties of laser-modified layers. Methods: The pulse laser power and laser scanning speed were defined as variable process parameters. The microstructure, roughness Ra, nanohardness H, Young’s modulus E, and indent depth values were measured, and the H/E, H 3 /E2 , and relative changes of all these values in comparison to MWCNTs-coated and non-coated surfaces, were calculated. Results: The obtained results show that the best mechanical properties of MWCNTs-coated and laser-treated specimens are obtained at a laser power of 900 W and laser feed of 6 mm/s. The observed relations can be explained considering processes occurring on the surface such as deposition of carbon nanotubes, melting and re-crystallization of the surface layer, formation and possible partial decomposition of titanium carbides, and associated changes in local chemical composition, phase composition, and a level of residual stresses beneath the surface. Conclusions: The developed process can substitute the time and money-consuming carbonization of titanium and its alloys.

2

The modern approach to manufacturing of carbon-rhenium nanocomposites

Dobrzańska-Danikiewicz A. D., Wolany W.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2022

|

Vol. 115, nr 2

57--63

EN

Purpose: The aim of the paper is to present the high-temperature method of producing MWCNTs-Re nanocomposites, the selection of satisfactory production conditions and the presentation of the results of microscopic and spectroscopic studies of nanocomposites produced by this method. Design/methodology/approach: Two methods of manufacturing carbon-rhenium nanocomposites were tested: ineffective chemical synthesis and high-temperature reduction using H2, which was proven successful and allowed the production of nanocomposites with the expected properties. The received nanocomposites were investigated using Transmission Electron Microscope (TEM), and Scanning Electron Microscope (SEM), as well as were subjected to spectroscopic examination. Findings: The article presents three steps of MWCNTs-Re nanocomposites fabrication using the high-temperature method, functionalization, impregnation and reduction. As part of own work, satisfactory conditions for producing those nanocomposites using a materials science and heuristic analysis were selected. Research limitations/implications: The proposed high-temperature method allows to join rhenium nanoparticles with MWCNTs permanently. It is reasonable to test in the future whether the method is also effective for other carbon nanomaterials and/or nanoparticles of other metals. Practical implications: MWCNTs-Re nanocomposites can be used as sensors of gases that are harmful to the environment. It was also confirmed that the MWCNTs-Re_4 nanocomposite has catalytic properties. Originality/value: The paper presents a modern approach to the manufacturing of MWCNTs-Re nanocomposites, which assumes the use of a high-temperature furnace to heat the material in a hydrogen atmosphere.

3

Porównanie kinetyki sorpcji wodoru w stopie metalicznym LaNi5 i wielościennych nanorurkach węglowych

Pajdak A., Skoczylas N.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 6

959--962

PL

Przeprowadzono badania strukturalne (N2, 77 K) oraz sorpcyjne (H2, 313K, 0-2 MPa) w stopie LaNi5 oraz wielościennych nanorurkach węglowych MWCNT z uwzględnieniem kinetyki sorpcji. Powierzchnia właściwa (DFT) MWCNT wyniosła ok. 110 m2/g, a stopu LaNi5 (BJH) była bliska zeru. Pojemności sorpcyjne względem H2 (% mas.) dla LaNi5 były o ok. 2 rzędy wielkości większe od MWCNT. Czas osiągnięcia równowagi sorpcyjnej i charakter krzywych kinetyk sorpcji znacznie się różnił. Krzywa kinetyki LaNi5 miała kształt zbliżony do eksponencjalnego, a pierwszy etap kinetyki MWCNT zachodził niemal natychmiastowo i odpowiadał 60% całkowitej zmiany pojemności sorpcyjnej.

EN

H2 was sorbed in LaNi5 alloy and on multiwalled C nanotubes (MWCNT) at 313 K and 0-2 MPa to study the kinetics of sorption. The surface area of MWCNT was about 110 m2/g and the surface area of the alloy LaNi5 approached zero. The H2 sorption capacity of LaNi5 was 2 orders higher than those of MWCNT. The time necessary for the sorption balance and the sorption kinetic curves differed considerably in both cases. The kinetics curve of LaNi5 was almost exponential but the first part of the MWCNT kinetics occurred almost immediate and made up 60% of the total change of the sorption capacity.

4

Improving mechanical properties of epoxy by adding multi-wall carbon nanotube

Fadhil B. M., Ahmed P. S., Kamal A. A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2016

|

Vol. 54 nr 2

551--560

EN

In this research, multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) are used as the reinforcement in an epoxy resin with weight percentages (0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1)wt%, respectively, by using both direct (nonhomogeneous) and homogeneous dispersion mixing processes to prepare (epoxy/MWCNTs) nanocomposites. Tensile and drop weight impact tests are used to evaluate mechanical properties of the composites. Results show that homogeneous dispersion has a great effect on enhancing mechanical properties of multi-wall carbon nanotube reinforced composites. Adding 0.2 wt% of MWCNTs enhances and increases tensile properties, and adding 0.6 wt% of MWCNTs enhances impact properties.

5

Multiresponse optimization of EDM process with nanofluids using TOPSIS method and genetic algorithm

Prabhu S., Vinayagam B. K.

Archive of Mechanical Engineering

|

2016

|

Vol. LXIII, nr 1

45--71

EN

Electrical Discharge Machining (EDM) process with copper tool electrode is used to investigate the machining characteristics of AISI D2 tool steel material. The multi-wall carbon nanotube is mixed with dielectric fluids and its end characteristics like surface roughness, fractal dimension and metal removal rate (MRR) are analysed. In this EDM process, regression model is developed to predict surface roughness. The collection of experimental data is by using L9 Orthogonal Array. This study investigates the optimization of EDM machining parameters for AISI D2 Tool steel using Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution (TOPSIS) method. Analysis of variance (ANOVA) and F-test are used to check the validity of the regression model and to determine the significant parameter affecting the surface roughness. Atomic Force Microscope (AFM) is used to capture the machined image at micro size and using spectroscopy software the surface roughness and fractal dimensions are analysed. Later, the parameters are optimized using MINITAB 15 software, and regression equation is compared with the actual measurements of machining process parameters. The developed mathematical model is further coupled with Genetic Algorithm (GA) to determine the optimum conditions leading to the minimum surface roughness value of the workpiece.

PL

Badania charakterystyk obróbki materiału ze stali narzędziowej AISI D2 przeprowadzono w procesie obróbki elektroiskrowej (EDM) z miedzianą elektrodą narzędziową. Zastosowano wielościenną nanorurkę węglową w połączeniu z płynami dielektrycznymi. Analizowano parametry charakteryzujące wynik procesu, takie jak chropowatość powierzchni, wymiary fraktalne i szybkość usuwania metalu. Opracowano model regresyjny procesu EDM pozwalający przewidzieć chropowatość powierzchni. Dane eksperymentalne zebrano w tablicy ortogonalnej L9. Do badania optymalizacji parametrów procesu EDM zastosowano wielokryterialną metodę TOPSIS. Stosując metodę analizy wariancji ANOVA i test F sprawdzano prawidłowość modelu regresyjnego i wyznaczono parametry wpływające istotnie na chropowatość powierzchni. Obrazy powierzchni obrabianych zarejestrowano w mikroskali stosując mikroskopię sił atomowych (AFM), a chropowatości powierzchni i wymiary fraktalne analizowano używając oprogramowania do spektroskopii. W kolejnym etapie parametry te były optymalizowane przy pomocy oprogramowania MINITAB 15, a równania regresji porównywane z wynikami rzeczywistych pomiarów parametrów procesu obróbki. Opracowany model matematyczny został następnie sprzężony z algorytmem genetycznym (GA) by określić warunki optymalne prowadzące do minimalizacji szorstkości powierzchni obrabianego elementu.

6

Właściwości fizykochemiczne bromowanych wielościennych nanorurek węglowych funkcjonalizowanych tiofosforanem 0-metylo-0-2-naftylo-L-N-metyloefedryniowym

Pyzalska M., Zdanowska S., Kulawik D., Pavlyuk V., Drabowicz J., Ciesielski W.

Przemysł Chemiczny

|

2015

|

T. 94, nr 12

2189-2194

PL

Przedstawiono wyniki badania syntezy wielościennych nanorurek węglowych funkcjonalizowanych podstawnikami zawierającymi siarkę i fosfor. Omówiono również wykonane badania elektrochemiczne oraz analizę strukturalną izolowanych produktów przy wykorzystaniu spektroskopii Ramana i dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego (XRD). Przedstawiono wyniki badań toksyczności ogniw przygotowanych na bazie otrzymanego produktu na rośliny jednoliścienne (jęczmień jary) oraz rośliny dwuliścienne (rzodkiewka zwyczajna). Uzyskane wyniki wskazują, że otrzymane funkcjonalizowane nanorurki mogą być wykorzystane jako ogniwa w nowej generacji baterii przyjaznych dla środowiska naturalnego.

EN

Brominated carbon nanotubes were modified by the treatment with L-N-methylephedrinium O-methyl-O-2-naphtylphosphonothioate and studied for electrochem. properties and toxicity against barley and radish. The modified nanotubes used in cell electrodes showed good ability for energy storage and low toxicity against the plants up to concn. 1000 mg/kg in soil.

7

Epoxy composites with carbon nanotubes

Pilawka R., Paszkiewicz S., Rosłaniec Z.

Advances in Manufacturing Science and Technology

|

2012

|

Vol. 36, nr 3

67-79

EN

In the work viscosity, curing process of epoxy resins, electrical conductivity and mechanical strength of epoxy composites with carbon nanotubes were investigated. As a component was used Epidian 6 epoxy resin cured with 1-buthylimidazole by anionic polymerization. Compositions with nanofillers were prepared by sonification of multiwall carbon nanotubes (BAYTUBES 150 P and BAYTUBES 150 HP) in epoxy resin without any solvent. The morphology of prepared nanocomposites was examined by using SEM. Scanning electron microscopy confirms good dispersion of CNTs, but the presence of agglomerates is also identified. Viscosity of compositions with two kind of carbon nanotubes was established by means of ARES rheometer. Curing process with ARES rheometer and DSC was investigated. Bending strength and electrical conductivity were performed on composites made of an epoxy resin loaded with 0.1, 0.2, 0.5, 1 and 2 wt. percent both types of MWNTs. The incorporation of MWCNT to epoxy resin results in a sharp insulator-to-conductor transition with a percolation threshold (phi c) as low as 0.5 wt. percent for Baytubes 150 HP and 1.0 wt. percent for Baytubes 150 P. An electrical conductivity of 10 to the -4 S/cm was achieved for 0.5 wt. percent of MWCNT 150 HP. The low percolation threshold for each MWCNTs and relatively high electrical conductivity are attributed to the high aspect ratio, large surface area and uniform dispersion of the carbon nanotubes in epoxy matrix.

PL

W pracy ustalono właściwości mechaniczne, przewodnictwo elektryczne, lepkość oraz proces sieciowania kompozycji epoksydowych z nanorurkami węglowymi. Stosowano żywicę epoksydową Epidian 6 sieciowaną 1-butylimidazolem zgodnie z mechanizmem polimeryzacji anionowej. Kompozycje z nanonapełniaczami przygotowano poprzez sonikację wielościennych nanorurek węglowych (BAYTUBES 150 P oraz BAYTUBES 150 HP) w żywicy epoksydowej bez użycia rozpuszczalnika. Strukturę wytworzonych nanokompozytów określono metodami skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM). Nanokompozyty cechuje duża dyspersja CNT z nielicznymi aglomeratami. Określono wpływ zawartości nanorurek na lepkość kompozycji. Kinetykę procesu sieciowania ustalono metodą różnicową kolorymetrii skaningowej (DSC) oraz reometrii, przy zastosowaniu aparatu ARES. Wytrzymałość na zginanie oraz przewodnictwo elektryczne określono dla kompozycji epoksyd/MWCNT o zawartości nanorurek 0.1, 0.2, 0.5, 1 oraz 2 procent mas. dla obu typów nanorurek węglowych. Wprowadzenie nanorurek węglowych do żywicy epoksydowej powoduje nagłe przejście od izolatora do przewodnika z progiem perkolacji (fi c) wynoszącym 0.5 procent mas. dla Baytubes 150 HP oraz 1.0 procent mas. dla Baytubes 150 P. Przewodnictwo elektryczne 10 do -4 S/cm uzyskano przy zawartości 0.5 procent mas. nanorurek MWCNT 150 HP. Mała wartość perkolacji dla obu użytych typów nanorurek węglowych oraz dobre przewodnictwo elektryczne są spowodowane dużą wartością współczynnika kształtu, dużą powierzchnią właściwą oraz jednolitą dyspersją nanorurek węglowych w żywicy epoksydowej.

8

Carbon nanotube peapods - insertion of C60 into multi-wall carbon nanotubes

Scharff P., Fröhlich T., Osswald S., Ritter U.

Karbo

|

2005

|

Nr 4

224-227

EN

With the discovery of the fullerenes and carbon nanotubes. carbon science had a remarkable renaissance: Discrete spherical carbon molecules, being soluble in many conventional organic solvents, offered a broad variety of possible reactions to the chemists, whereas the nanotubes stand out because of their unique physical properties. A unique possibility for an endo-hedral functionalisation of nanotubes is to encapsulate fullerenes inside, as was first done with C60 in single-wall carbon nanotubes. For the first time the insertion of fullerenes (C60) into MWCNTs, which were obtained as cathode deposit in the arc vaporisation process of graphite, were described. High-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) for determination of C60 inside of MWCNTs was used. The diffusion of C60only takes place through open tube ends and therefore an effective opening of MWCNTs is a precondition. Removal of the caps via a treatment with concentrated nitric acid was achieved. Generally, there are two kinds of arrangements of the fullerene insight the nanotubes depending on the inner tube diameter.

PL

Sferoidalne molekuły węgla, które dają się rozpuszczać w wielu rozpuszczalnikach organicznych, pozwalają chemikom przeprowadzać wiele interesujących reakcji chemicznych. W tej klasie molekuł, ze wzglądu na unikalne właściwości fizyczne, wyróżniająsięnanorurki. Szczególne możliwości funkcjonalizacji endohedralnej nanorurek daje umieszczanie wewnątrz nich fullerenów, Reakcję takąudało się przeprowadzić po raz pierwszy dlajednościennych nanorurek węglowych. W opisywanym przez autorów eksperymencie pierwszy raz udało sic umieścić fullereny C60wewnątrz nanorurek wielościennych uzyskiwanych jako odklad katodowy podczas odparowywania grafitu w łuku węglowym. Obecność C60 wewnątrz nanorurek wielościennych była stwierdzona na podstawie analizy obrazów transmisyjnej mikroskopii elektronowej wysokiej rozdzielczości.Molekuły C60 mogą wnikać do wnętrza nanorurek jedynie po uprzednim otwarciu ich zakończeń. Zakończenia te usuwane były poprzez trawienie w stężonym kwasie azotowym. Stwierdzono, że w ogólności występują dwa rodzaje ułożenia fullerenów wewnątrz nanorurek. Zależą one od średnicy wewnętrznej nanorurek.

9

Application of carbon glacy electrode coated with multi-wall nanotube film for determination of bisphenol A in plastic waste samples

Lü S., Fei J., He Q., Hu S.

Chemia Analityczna

|

2004

|

Vol. 49, No. 5

607-617

EN

A sensitive electroanalytical procedure for determination of bisphenol A at a glassy carbon electrode (GCE) modified with a multi-wall carbon nanotube (MWCNT) film has been developed. MWCNT film modified GCE exhibited excellent electrochemical behavior towards the oxidation of bisphenol A. At the accumulating potential of 0.3 V, it was preconcentrated at the electrode surface. After 10 s quiescent time the potential was linearly scanned to the anodic direction from 0.3 V to 0.9 V. The oxidation peak was recorded at approximately 0.58 V. Experimental parameters, such as the amount of MWCNT on GCE surface, the pH of the supporting electrolyte, and the scan rate have been optimised, since they might have influenced oxidation current of bisphenol A. Under the optimum conditions the magnitude of the current response of bisphenol A changed linearly with its concentration from 5.0 × 10-8 to 2.0 × 10-5 mol L-1. A detection limit of 2.0 × 10-8 mol L-1 was found. The proposed procedure was applied to the determination of bisphenol A in various samples of plastic wastes.

PL

Opracowano czułą metodę elektroanalityczną do oznaczania bisfenolu A przy pomocy elektrody z węgla szklistego zmodyfikowanej błonkązwielościanowych węglowych nano-rurek. Elektroda ta wykazuje bardzo dobrą zdolność utleniania bisfenolu, który przy potencjale 0,3 V można zatężyć na jej powierzchni. Po zatężeniu bisfenolu A i zarejestrowaniu woltamperogramu w kierunku potencjałów dodatnich, pojawia się pik anodowy przy ok. 0,58 V. W pracy zoptymalizowano takie parametry jak: grubość błonki, pH roztworu i szybkość zmian potencjału. W warunkach optymalnych pik bisfenolu A zmienia się liniowo ze stężeniem w zakresie od 5.0 * 10(-8) do 2.0 x 1O(5) mol L(-1).Granicę wykrywalności określono na 2.0 x 10(-8) mol L(-1). Opracowaną metodę zastosowano do oznaczania bisfenolu A w odpadach plastikowych.