Ciągły wzrost zapotrzebowania na energię elektryczną w skali globalnej wiąże się z coraz wyższymi kosztami jej produkcji, wymuszającymi wdrażanie nowych rozwiązań technicznych, mniej szkodliwych dla środowiska naturalnego. Dotychczasowe metody produkcji energii elektrycznej pozyskiwanej z paliw kopalnych, emitujące do atmosfery ogromne ilości spalin i zagrażające egzystencji milionów żywych istnień są zastępowane energią odnawialną: wiatru, wody i słońca (elektrownie wodne, wiatrowe, fotowoltaiczne). Duży problem stanowi dostarczenie energii do często odległych odbiorców, co w znacznym stopniu ułatwiają już wdrażane osiągnięcia nanotechnologiczne.
EN
The continuous increase in demand for electricity on a global scale is associated with ever higher production costs, forcing the implementation of new technical solutions that are less harmful to the natural environment. The existing methods of producing electricity obtained from fossil fuels, emitting a huge amount of exhaust gases into the atmosphere and threatening the existence of millions of living creatures, is replaced by renewable energy of wind, water and sun (hydro, wind, photovoltaic power plants). A big problem is the supply of energy to often distant recipients, which is largely facilitated by the already implemented nanotechnology achievements.
This paper presents the results of a structure study of a dispersion composite on a silicone matrix with a filler in the form of multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs). The study aims to determine the effect of the filler on the composite mechanical properties and electrical conductivity. Materials that are electrically conductive and exhibit high mechanical properties can find applications in high-strain sensors. During the study, the characteristic properties of the susceptible materials, silicone alone and silicone with different filler contents (4%, 6%, and 8% by weight), were determined after curing. Microscopic observations were performed to assess the influence of carbon fillers on the material structure and to determine the level of homogeneity of the material. Examination of mechanical properties facilitated the determination of the Shor A hardness (ShA), stiffness, and Poisson’s ratio of the cured composites, depending on the nanotubes’ content. In parallel with the study of mechanical properties, the effect of loading, and the associated deformation of the samples, on the conductivity of the composite was investigated. Based on the results obtained, a discussion was carried out on the type of conductivity characteristic of silicone with different filler content as well as depending on the level of deformation of the samples.
Purpose: During the dialysis process, hemolysis is the most frequently occurring problem to solve. Titanium dioxide nanotubes (TNTs) can be considered as a material preventing hemodialysis or blood species deposition thanks to their unique properties, i.e., hydrophilicity, smooth surface, and antibacterial. The purpose of this work was the electrochemical, chemical, and morphological characteristics of the TNTs and the evaluation of the possibility of using them as filter parts in dialysis techniques. Methods: The tests were carried out on as-formed TNTs with a diameter of 50 ± 5 nm and 1000 ± 100 nm in height, and TNTs thermally modified in air atmosphere temperatures ranging from 350 to 550 °C. Electrochemical and microscopic analyses were performed both in the static and dynamic system of dialysis fluid (flow rate: 250 cm3/min). Additionally, deposition or damage of blood cells was specified during the ex vivo dialysis experiment. Results: Obtained results proved relationship between electrochemical properties of TNTs and the method of their modification. The results demonstrated that the TNTs annealed at 450 °C TNTs can be potentially applied for constructions dialysis membrane in the hemodialysis area due to their most stable stationary potential in dialysate, the highest value of impedance modulus, and the most favourable electrokinetic properties. Additionally, it was confirmed that annealed process causes improvement of corrosion resistance and protective properties for TNTs in the dialysis fluid. Conclusions: The result allowed for the conclusion that annealing is responsible for reduction of adsorption properties of TNTs, though this titanium dioxide nanotube still can be used as filter part in haemodialysis.
In this research Ag2 Mn8 O16 nanocrysls/TiO2 nanotubes, photoelectrodes were successfully prepared through anodization and annihilation steps, followed by electrodeposition of MnO2 and Ag in a three electrodes cell. The obtained photoelectrodes were dried, then annealed for crystallization, the morphology and structure of the fabricated electrodes were characterized via scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The light absorption and harvesting properties were investigated through UV–visible diffuse refl ectance spectrum (DRS), photocatalytic performances were evaluated by degradation of 50 mL of Rhodamine B (5 mg L–1 ) under Xenon light irradiation for 2 h. Results illustrated that the fabricated photoelectrodes show remarkable photo-degradation properties of organic pollutants in aqueous mediums.
As a non-steroidal anti-inflammatory drug, diclofenac, was commonly used as analgesic, antiarthritic and antirheumatic, and has frequently been detected in municipal wastewater treatment plants (MWTPs) effluents and demonstrated to be potentially environmental risk on human beings. In the present study, N, S co-doped TiO2 nano-crystallites decorated TiO2 nano-tube arrays (N, S-TiO2 NCs/TiO2 NTAs) photoelectrode was used to degrade diclofenac containing wastewater. In addition, the effects of some critical parameters including initial pH, external positive potential, sodium sulfate concentration and initial diclofenac concentration on the photoelectrocatalytic (PEC) degradation of diclofenac containing wastewater and dynamic characteristics were investigated systematically. Results showed that N, S-TiO2 NCs/TiO2 NTAs photoelectrode exhibited high PEC efficiency for the degradation of diclofenac, in which the PEC processes fitted well with the Langmuir–Hinshelwood (L–H) model. Furthermore, external additional anions such as Cl–, ClO– and NO3 – played an important role in inhibiting the degradation of diclofenac. Also, the N, S-TiO2 NCs/TiO2 NTAs photoelectrode possessed good stability for consecutive applications for degradation of diclofenac, which could potentially be utilized in wastewater treatment.
Cel: Od czasu oswojenia ognia ludzkość boryka się z szeregiem niebezpieczeństw wynikających z niekontrolowanego procesu spalania. Na przestrzeni lat tworzono nowe zabezpieczenia przeciwpożarowe oraz udoskonalano istniejące rozwiązania. Celem artykułu jest przybliżenie czytelnikom tematyki nanotechnologii oraz korzyści, jakie płyną z zastosowania jej w inżynierii bezpieczeństwa w ochronie przeciwpożarowej. Wprowadzenie: Nanotechnologia jest młodą dziedziną nauki, która daje ogromne możliwości w modyfikowaniu właściwości fizykochemicznych materiałów oraz pozwala na tworzenie nowych, nieosiągalnych dotąd struktur o niespotykanych wcześniej właściwościach. Dzięki temu istnieją realne perspektywy zastosowania jej w jednym z najistotniejszych aspektów ludzkiego życia, czyli w bezpieczeństwie pożarowym. W artykule omówiono modyfikacje właściwości konwencjonalnych materiałów nanostrukturami w celu zwiększenia ich odporności termicznej. Przedstawiono także potencjał zastosowania osiągnięć nanotechnologii w detekcji wczesnych oznak pożaru, tj. dymu i gazów pożarowych. W ostatniej części artykułu zaprezentowano nowoczesne środki gaśnicze na bazie nanokrystalitów i mikrokapsułek oraz omówiono korzyści, jakie płyną z ich zastosowania. Metodologia: Artykuł został podzielony na sekcje odpowiadające trzem aspektom ochrony przeciwpożarowej. Do głównych wyzwań ochrony przeciwpożarowej należą kolejno: • modyfikacja szeroko stosowanych polimerów, których właściwości pożarowe nadal nie gwarantują bezpieczeństwa podczas pożaru, w celu uodpornienia ich na działanie ognia oraz zmniejszenia stwarzanego przez nie zagrożenia (np. eliminację opadu kroplistego termoplastów) poprzez zastosowanie nanowypełniaczy, • skuteczna detekcja wczesnych oznak powstawania pożaru np. dymu, tlenku węgla i innych specyficznych dla spalania cząsteczek, • wydajna metoda gaszenia pożaru, która nie zagraża życiu i zdrowiu ludzkiemu i nie niszczy obiektu i jego wyposażenia. • W artykule skupiono się na każdym z wymienionych powyżej aspektów i przedstawiono, jakie są możliwości zastosowania osiągnięć nanotechnologii w pożarnictwie. Wnioski: Wykazano, że czujki pożarowe na bazie nanomateriałów pozwalają na zwiększenie ich progu detekcji oraz żywotności. Jednocześnie duża wydajność w stosunku do masy pozwala zredukować koszty produkcji detektorów. Opisana w literaturze modyfikacja polimerów nanocząstkami pozwoliła na zmniejszenie zagrożenia, jakie niesie za sobą stosowanie tworzyw sztucznych. Wytwarzane kompozyty charakteryzują się zredukowaną ilością wydzielanego ciepła podczas spalania oraz lepszymi właściwościami reologicznymi w warunkach pożaru, dzięki czemu ich rozkład termiczny przebiega w kierunku zwęglania, co skutecznie redukuje niebezpieczeństwo tworzenia się palących kropli.
EN
Aim: Since the time humans learned how to use a fire, people had to cope with a number of dangers resulting from an uncontrolled combustion process. Over the years new fire protection techniques and improvements were developed. The purpose of this article is to familiarize readers with the topic of nanotechnology and highlight the benefits of this technique in relation to fire safety. Introduction: Nanotechnology is an innovative field of science which offers major opportunities in modifying the physicochemical properties of materials and allows for the creation of new structures with remarkable properties, not encountered previously. Such achievements will allow for the utilisation of new approaches in one of the most important and oldest aspects of human life – fire safety. This article examines the modification potential of conventional material properties with nanostructures in order to increase their resistance to fire. Furthermore, the article illustrates potential application of nanotechnology developments in the early detection of fires through symptoms, such as smoke and presence of fire gases. Finally, the article explores benefits of modern extinguishing agents based on nanocrystallites and microcapsules. Methodology: The article is divided into sections, which represent the three aspects of protection from fires. The main challenges for fire safety include: • modification of widely used thermoplastic polymers, where the properties still do not guarantee safety when exposed to high temperature and intense heat flux - use of nanofillers will improve the resistance to fire action and reduce associated risks (e.g. elimination of the melting behaviour of thermoplastics exposed to fire), • effective detection of early signs of fire, e.g. smoke, carbon monoxide and other combustion-specific molecules, • efficient method of fire dousing, which is less health and life threatening and non-destructive to property and equipment. The article provides a focus on each of these aspects and demonstrates nanotechnology application potential in firefighting. Conclusions: The article reveals that the use of nanomaterials in sensors can increase detection parameters and extend the life of detectors. Simultaneously, efficiency increases in respect of volume can reduce production costs. Modification of polymer nanoparticles, described in the literature, allows for the reduction of fire hazards attributed to use of plastics. New generation of polymer composites exhibit a reduced level of heat release during combustion and demonstrate improved rheological properties in fire conditions. Consequently, the thermal decomposition process leading towards carbonization effectively eliminates melting during combustion.
The paper presents the theoretical basis of manufacturing and chosen applications of composite coatings with ceramic matrix containing nanomaterials as a solid lubricant (AHC+NL). From a theoretical point of view, in order to reduce the friction coefficient of sliding contacts, two materials are required, i.e. one with a high hardness and the other with low shear strength. In case of composite coatings AHC+NL the matrix is a very hard and wear resistant anodic oxide coating (AHC) whereas the solid lubricant used is the nanomaterial (NL) featuring a low shear strength such as glassy carbon nanotubes (GC). Friction coefficient of cast iron GJL-350 sliding against the coating itself is much higher (0.18-0.22) than when it slides against a composite coating (0.08-0.14). It is possible to reduce the friction due to the presence of carbon nanotubes, or metal nanowires.
Przedstawiono wyniki badań procesu sieciowania kompozycji epoksydowych z różną zawartością nanorurek i grafenu. Proces ten obserwowano śledząc zmiany ciepła właściwego za pomocą różnicowej kalorymetrii skaningowej (DSC) oraz lepkości (reometr naprężeniowy ARES). Proces sieciowania kompozycji epoksydowych obserwowany metodą DSC przebiega podobnie jak kompozycji bez nanododatków, natomiast dla krzywych reologicznych zauważa się odmienny przebieg zależności lepkości od temperatury w zakresie od 325 do 425K. Opisane sposoby śledzenia procesu sieciowania można wykorzystać do określenia stopnia przereagowania, a następnie obliczenia energii aktywacji. Dane obliczone z krzywych reologicznych opisują właściwy proces sieciowania.
EN
The results of curing process of epoxy composition with different carbon nanofillers: nanotubes and graphene have been presented. Using differential scanning calorimetry and stress rheometry ARES (viscosity changes) allowed to determine activation energy. The crosslinking process of epoxy resin composition containing mixture of carbon nanofillers: nanotubes and graphene observed by DSC is similar to curing process of composition without nanoparticles. For rheological curves is noted different phenomena: in the range 325 to 425K is observed for filled composition increase of composition viscosity. Described methods for tracking of crosslinking process can be used to calculate reaction rate and determination of activation energy, data calculated from the rheological curves describe of proper crosslinking process.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przedstawiono szerokie spektrum możliwości aplikacyjnych nanorurek węglowych i przytoczono przykładowe ich zastosowania w różnych dziedzinach nauki i techniki (elektronika, optyka, magazynowanie energii, kompozyty na osnowie polimerowej, tekstylia, adsorpcja, kataliza, chemia, biomedycyna).
EN
A review, with 183 refs., of nanotube uses in electronics, optics, energy storage, polymer-matrix composites, textiles, adsorption, catalysis, anal., chem. and biomedicine.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
In this study, nitrocellulose (NC) fiber blanket prepared by electrostatic spinning method has been used as a template, and copper nitrate (Cu(NO3)2)) as an oxidant to synthesise polyaniline nanotubes doped with heteropolyacid (H4)SiW12)O40), SiW12) using UV light catalytic method. Infrared spectroscopy (IR), X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) technologies were applied to characterize the prepared samples of polyaniline nanotubes. The results show that the external diameter of the tube is about 200 nm, and the internal diameter about 170 nm. We also give a reasonable speculation and explanation about the formation mechanism of the nanotubes.
The influence of a carbon nanomaterials (CNM) obtained in a high-voltage discharge plasma on the endurance of elastomer compositions has been investigated. Complex tests of elastomeric compositions with highly dispersed carbon additives allowed us to confirm the model of nonlinear elastic deformation of macromolecules and adhesion between the elastomer and the nanoparticles. The results of these investigations agree with those obtained in determining the Mooney viscosity and relaxation, the parameters of the vulcanization kinetics of rubber mix, conventional tensile strength, relative breaking elongation of highly filled rubbers based on nitrile rubbers. To verify the assumed mechanism underlying the action of a carbon nanomaterial on elastomer compositions, the parameters of their vulcanizing network have been determined using the method of equilibrium swelling.
PL
Badano wpływ nanomateriału węglowego uzyskanego w plazmie z wyładowań wysokiego napięcia na trwałość kompozycji elastomerowych. Kompleksowe testy kompozytów elastomerowych zawierających dodatki węgla o dużym stopniu zdyspergowania pozwoliły na potwierdzenie modelu nieliniowego odkształcenia sprężystego makrocząsteczek oraz adhezji między między elastomerem i nanocząstkami. Wyniki tych badań zgadzają się z uzyskanymi wynikami badania lepkości Mooneya oraz relaksacji, parametrami kinetyki wulkanizacji mieszanki kauczukowej, konwencjonalnej, wytrzymałości na rozciąganie, wydłużenia przy zerwaniu wysoko napełnionych wulkanizatów opartych na kauczukach butadienowo-nitrylowych. W celu sprawdzenia założonego mechanizmu leżącego u podstaw działania nanomateriału węglowego w kompozycjach elastomerowych, parametry ich sieci wulkanizacyjnych zostały określone metodą spęcznienia równowagowego.
The paper presents properties of polymer composites reinforced with carbon nanotubes (CNT) containing various mixtures of dispersion. Acrylates of different particle size and viscosity were used to produce composites. The mechanical strength of composites was determined by three-point bending tests. The roughness parameter of composites was determined with a profilometer and compared with the roughness parameter determined via atomic force microscopy (AFM). Also X-ray studies (phase composition analysis, crystallite sizes determination) were carried out on these composites. Measurements of the surface topography using the Tapping Mode method were performed, acquiring the data on the height and on the phase imaging. The change of intensity, crystallite size and half-value width of main reflections originating from carbon within the composites have been determined using the X-ray analysis. The density of each obtained composite was determined as well as the resistivity at room temperature. The density of composites is quite satisfactory and ranges from 0.27 to 0.35 g/cm3. Different composites vary not only in strength but also in density. Different properties were achieved by the use of various dispersions. Carbon nanotubes constituting the reinforcement for a polymer composite improve the mechanical properties and conductivity composite.
PL
W pracy przedstawiono wyniki badań właściwości kompozytów polimerowych wzmacnianych nanorurkami węglowymi zawierających różne dyspersje akrylanowe. Do wytworzenia kompozytów zastosowano akrylany o różnych rozmiarach cząstek i lepkości. Wytrzymałość mechaniczną określono za pomocą próby trójpunktowego zginania. Chropowatość została wyznaczona za pomocą profilometru i porównana z chropowatością wyznaczoną za pomocą mikroskopu sił atomowych (AFM). Na kompozytach przeprowadzono również badania rentgenowskie (analiza fazowa, wielkość krystalitów). Pomiary topografii powierzchni przeprowadzono za pomocą metody Tapping Mode, zbierając dane z wysokości i obrazowania fazowego. Zmiana intensywności, wielkość krystalitów oraz szerokość połówkowa głównego refleksu pochodzącego od węgla została wyznaczona za pomocą analizy rentgenowskiej. W pracy określono również gęstość oraz rezystywność każdego z kompozytów. Gęstość kompozytów jest zadawalająca, gdyż waha się w granicach od 0.27 od 0.35 g/cm3. Kompozyty różnią się zarówno gęstością jak i wytrzymałością a różnice wynikają z zastosowania różnych dyspersji akrylanowej. Nanorurki węglowe dodane do kompozytów poprawiają ich własności wytrzymałościowe oraz przewodność.
Currently we can observe a worldwide trend to find new materials with extraordinary properties. In particular these researches are aimed to find a method to improve electrical conductivity, mechanical properties, corrosion resistance and rheological behavior of known materials. This effect can be achieved by a synthesis of modern carbon materials with metals. In this paper authors presented research results of synthesis process for Cu-graphene and Cu-CNT’s composites obtained by the mechanical synthesis in cold drawing process. The article presents also the results of electrical conductivity measurements and structural analysis of carbon particles presence in copper matrix. The research has shown that obtained composites have electrical conductivity lower than used copper base material. Additionally, the structural analysis has shown that after the drawing process carbon materials particles are mechanically pressed into Cu in the matrix, and these particles do not participate in the current flow, creating an actual barrier for electrons transport.
PL
Aktualnie na świecie poszukuje się nowych materiałów o własnościach dotychczas nieosiągalnych. Poszukiwania te głównie ukierunkowane są na podwyższenie przewodności elektrycznej, własności wytrzymałościowych, odporności korozyjnej, reologicznej itd. Efekt ten może być osiągnięty przez łączenie nowoczesnych nanomateriałów węglowych z metalami. W artykule przedstawiono wyniki badań syntezy miedzi z grafenem i nanorurkami metodą syntezy mechanicznej w procesie ciągnienia uzyskanych materiałów gradientowych Cu-grafen oraz Cu-CNT’s. W artykule zamieszczone zostały wyniki badań przewodności elektrycznej właściwej oraz wyniki analiz strukturalnych obecności cząstek materiałów węglowych w osnowie miedzianej. Przeprowadzone badania wykazały, że uzyskane kompozyty posiadają obniżoną przewodność elektryczną w stosunku do osnowy miedzianej. Ponadto badania strukturalne wykazały, że w osnowie po procesie ciągnienia występują wprasowane w Cu cząstki materiałów węglowych, które nie biorą udziału w przewodzeniu prądu stanowiąc barierę w transporcie elektronów.
17
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Nanorurki TiO2 mają szereg zastosowań praktycznych głównie w procesach katalitycznych i fotokatalitycznych. Są one chętniej stosowane od typowych materiałów w postaci proszków ze względu na znacznie większe rozwinięcie powierzchni. Wpływ dodatku nanorurek TiO2 na aktywność fotokatalityczną powłok, otrzymanych z zolu zawierającego ditlenek tytanu, oraz na ich właściwości optyczne jest nadal słabo zbadany. W pracy opisano procedurę syntezy zolu TiO2 techniką zol–żel z dodatkiem nanorurek oraz otrzymywania cienkich powłok na powierzchni szkła techniką zanurzeniowo–wynurzeniową. Scharakteryzowano strukturę powłok, właściwości optyczne oraz wyznaczono aktywność fotokatalityczną i kąty zwilżania.
EN
Titanium dioxide nanotubes have a number of practical applications, especially in the catalytic and photocatalytic processes. They are used more often than typical powder materials, because of a much larger degree of surface development. Effects of TiO2 nanotubes on the photocatalytic activity of coatings obtained from a titanium dioxide sol and their optical properties are still poorly investigated. This paper describes a synthesis procedure of the sol containing titanium dioxide nanotubes and preparation of thin films on the glass surface by the dip-coating sol–gel technique. The structure, optical properties, photocatalytic activity, and wetting contact angles of the coatings were characterized.
Let G = (V,E) be a simple connected graph. The sets of vertices and edges of G are denoted by V = V(G) and E = E(G), respectively. There exist many topological indices and connectivity indices in graph theory. The First and Second Zagreb indices were first introduced by Gutman and Trinajstić in 1972. It is reported that these indices are useful in the study of anti-inflammatory activities of certain chemical instances, and in elsewhere. In this paper, we focus on the structure of ”G=VC5C7 [p,q]” and ”H = HC5C7[p,q]” nanotubes and counting First Zagreb index Zg1(G)= ∑v∈V(G)d2v and Second Zagreb index Zg2(G)= ∑e=uv∈E(G)(dux dv) of G and H, as well as First Zagreb polynomial Zg1(G,x )= ∑e=uv∈E(G)xdu+dv and Second Zagreb polynomial Zg2(G,x) =∑e=uv∈E(G)xduxdv.
W dobie ogromnego rozwoju przemysłu i gospodarki oraz katastroficznego widma wyczerpania się surowców kopalnych jako źródeł energii, istotne jest znalezienie alternatywnych źródeł pozyskiwania oraz magazynowania energii. Nanorurki węglowe, grafeny i fulereny stały się najbardziej obiecującymi materiałami XXI w. Ponadto, przewodzące materiały polimerowe mogą być wykorzystane do konwersji energii słonecznej na energię elektryczną. Modelowanie molekularne pozwala na dokładne przewidywanie właściwości fizyko-chemicznych związków chemicznych i materiałów o potencjalnym zastosowaniu w nowoczesnej energetyce (m.in. karbazoli, nanorurek węglowych, grafenów i fulerenów). W pracy przedstawiono zastosowanie modelowania molekularnego do przewidywania parametrów strukturalnych spektroskopowych.
EN
In the times of worldwide energetic crisis and catastrophic threat of depletion of fossil resources as energy source, it is important to find new alternative energy sources and methods for energy storage. Carbon nanotubes, graphenes and fullerenes have become most promising materials of 21st century. Moreover, conductive polymer materials might be use for conversion of solar energy to electricity. Molecular modelling allows to precisely predict physical and chemical properties of chemical compounds and materials that might be potentially applied in modern power industry (i.a. carbazoles, carbon nanotubes, graphenes and fullerenes). The article presents examples of molecular modelling application for prediction of spectroscopic parameters.
20
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW