Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

HOMA Model Extension for the Compounds Containing the Carbon-Selenium Bond

Zborowski K. K., Proniewicz L. M.

Polish Journal of Chemistry

|

2009

|

Vol. 83, nr 3

477-484

EN

The HOMA (Harmonic Oscillator Model of Aromaticity) index is one of the most useful and popular calculation methods in the p-electron delocalization studies. Its idea is simple and calculations are very fast. Nevertheless, the HOMA method has not been applied so far to the compounds containing the carbon-selenium bond(s). In this work the HOMA parameters for such compounds are presented and several model selenium compounds are investigated. In order to obtain the deeper insight, calculations have been executed for oxygen and thio analogs of studied selenium compounds. HOMA values have been compared with the data provided by other aromaticity indices like IA, NICS(0) and NICS(1).

2

Powłoki węglowe nanoszone dwuwiązkową metodą IBAD

Rajchel B., Wantuch E., Proniewicz L.M., Mitura M., Lekka M., Burakowski T.

Problemy Eksploatacji

|

2004

|

nr 3

59-66

PL

Powłoki budowane na bazie węgla, a w szczególności powłoki typu DLC (Diamond Like Carbon) oraz ta-C, charakteryzują się właściwościami fizycznymi, chemicznymi oraz mechanicznymi zbliżonymi niekiedy do własności diamentu. Powłoki te, nanoszone między innymi na współpracujące powierzchnie główki oraz panewki endoprotezy stawu biodrowego, ze względu na twardość, właściwości chemiczne oraz biozgodność mogą znacznie wydłużyć ich czas pracy w organizmie człowieka [1, 2, 3]. Jednak właściwości fizyczne, chemiczne, mechaniczne oraz biozgodność powłok węglowych w istotny sposób zależą od metody zastosowanej do ich nanoszenia. Szczególnie interesujące własności mechaniczne posiadają powłoki formowane metodami jonowymi takimi jak technika IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) czy też technika IBSD (Ion Beam Sputter Deposition). Powłoki takie charakteryzują się szeroką warstwą przejściową do pokrywanego podłoża, gładkością i niskim współczynnikiem tarcia. Mikrostruktura tych powłok jest jednak znacznie bardziej złożona niż powłok najczęściej nanoszonych metodami CVD (Chemical Vapour Deposition). Prezentowana praca przedstawia zastosowanie dwuwiązkowej metody IBAD do nanoszenia powłok węglowych oraz wyniki wybranych analiz mikrostruktury i właściwości tego typu powłok.

EN

Thin coating layers, based on carbon, especially DLC (Diamond Like Carbon) and ta-C, have physical, chemical and mechanical properties close to diamond properties. By this reason carbon coatings, formed for protection of endoprostheses can extend a time of work of endoprostheses in human body [1, 2, 3]. Unfortunately, physical, chemical, mechanical and biocompatible properties of carbon coating layers are determined by method used for their formation. Especially, carbon coating layer formed by ion methods, such as the IBAD (Ion Beam Assisted Deposition) or IBSD (Ion Beam Sputter Deposition), have very good mechanical properties. Carbon coatings formed by dual beam IBAD technique have excellent adhesion to substrate and low friction coefficient. The microstructure of IBAD carbon coatings are more complex then layer formed by CVD (Chemical Vapour Deposition) techniques. In this paper the application of the dual beam IBAD method for carbon layer creation is described. Some experimental results obtained for carbon coatings are presented.

3

Wybrane aspekty formowania biozgodnych powłok dwuwiązkową metodą IBAD : [abstrakt]

Rajchel B., Proniewicz L. M., Mitura M., Bonarski J., Rakowski W.

Inżynieria Biomateriałów

|

2004

|

R. 7, nr 38-42

199-200

PL

Formowanie twardych biozgodnych powłok o dobrej adhezji na powierzchni metalowych endoprotez może umożliwić wydłużenie czasu ich pracy w organizmie człowieka. Dodatkową zaletą stosowania powłok na metalowych endoprotezach może być obniżenie migracji cząstek metalu z endoprotezy do organizmu ludzkiego. Wielopierwiastkowe oraz wielowarstwowe powłoki budowane z węgla, krzemu oraz tytanu charakteryzują się dobrymi mechanicznymi, chemicznymi oraz biologicznymi własnościami. Adhezja powłok zależy między innymi od grubości i mikrostruktury warstwy przejściowej pomiędzy powłoką a podłożem. Zarówno grubość jak i mikrostruktura warstwy przejściowej może być kontrolowana przez odpowiedni dobór metody formowania powłoki. Celem prezentowanej pracy było uformowanie oraz zbadanie mikrostruktury biozgodnych powłok typu SixCy formowanych dwuwiązkową metodą Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD). Metodę tę wybrano ze względu na prostotę kontroli zarówno grubości jak i mikrostruktury warstwy przejściowej oraz odpowiedni dobór oraz monitorowanie parametrów wiązek jonów. W tej metodzie do formowania powłok wykorzystywane są dwie wiązki jonów. Jedna wiązka jonów, najczęściej jonów Ar+, służy do wybicia z powierzchni płyt grafitowej i krzemowej atomów. Jako współpracują wiązkę, bombardującą dynamicznie formowaną powłokę, użyto wiązkę jonów 12C+ o energii 25 keV. Powłoki SixCy formowano zarówno z pośrednią cienką warstwą tytanu jak i bez warstwy pośredniej. Do formowania tytanowej warstwy pośredniej użyto technikę sputteringu jonowego. Do analizy uformowanych powłok zastosowano metodę RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) oraz technikę NRA (Nuclear Reaction Analysis). Rozkłady głębokościowe węgla, krzemu oraz tytanu określono bombardując badaną powłokę wiązkami jonów He+. Do dokładnego określenia rozkładów głębokościowych węgla w uformowanych powłokach wykorzystano reakcję rezonansową 12C (p,p)12C. W analizach tych zmieniano energię początkową bombardującej wiązki protonów oraz kąt, pod jakim bombardowano analizowaną powłokę. Wszystkie analizowane powłoki charakteryzowały się złożoną strukturą z cienką amorficzną końcową warstwą i szeroką warstwą przejściową do podłoża. Do określenia mikrostruktury uformowanych powłok zastosowano również spektroskopię mikro-ramanowską oraz dyfrakcję promieniowania X.

EN

Formation of hard biocompatible coating layers with the best possible adhesion to substrate is a key for prolongation of working time and metallic endoprostheses. Additional bonus of application of coating layer is decreasing migration of metallic particles from endoprosthesis to human body. Multielemental and multilayer coating based on carbon, silicon and titanium is known to have good mechanical, chemical and biological properties. The adhesion of formed layers is determined by thickness and microstructure of an interface sublayer between coating and substrate. The microstructure of this interface can be controlled by the methods used for their formation. The aim of this work is the investigation of SixCy biocompatible coating layers formed by dual beam Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD) method. This method is applied because the thickness and the microstructure of the interface sublayer can be easily controlled by applied of ion beams parameters. In this method two ion beams were applied. One of Ar+ ion beam at the energy of 25 keV is used for sputter of graphite and silicon plates. As the co-bombarding beam, the flux of 12C+ ions at the energy of 25 keV is used. These SixCy layers are formed with or without titanium intermediate sublayer. In case of creation of the titanium sublayer the sputter method is used. Analysis of the obtained material is performed by Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and by Nuclear Reaction Analysis (NRA) techniques. Carbon and silicon distribution is determined by the use of He+ ion beam. For detail determination of the carbon distribution the beam of protons is applied due to the resonance reaction 12C(p,p)12C. The initial energy of protons and impact angle were varied. All investigated coating layers are shown to have complex structure with thin amorphous final sublayer and with thick interface sublayer. For determination of microstructures of formed layers the micro-Raman spectroscopy and X-ray diffraction methods are used.

4

Mikrostruktura oraz własności mechaniczne biozgodnych powłok formowanych metodami jonowymi na bazie węgla oraz tytanu

Rajchel B., Lekka M., Wesełucha-Birczyńska A., Proniewicz L. M.

Inżynieria Biomateriałów

|

2002

|

R. 5, nr 23-25

87-88

PL

Tytan oraz jego stopy (np. Ti-6Al-4V) są biozgodne i ze względu na swoje własności fizyczne, chemiczne oraz mechaniczne zostały akceptowane jako materiały między innymi do produkcji endoprotez stawu biodrowego. Niestety w trakcie pracy protez wykonanych na bazie tych materiałów, małe cząstki metali wycierane z pracujących powierzchni protezy mogą przedostawać się do ludzkiego organizmu. Ze względu na szkodliwe oddziaływanie cząstek metalu z organizmem człowieka lub na mechaniczne zużycie endoproteza musi być wymieniana. Proces degradacji metalicznych fragmentów endoprotezy może być zredukowany cienką powłoką węglową uformowaną na pracujących powierzchniach protezy. Powłoki węglowe powinny charakteryzować się dużą twardością oraz odpornością chemiczną na działanie płynów ustrojowych. Taka warstwa węglowa może być stosowana do zabezpieczenia zarówno gałki jak i panewki protezy. Własności fizyczne, chemiczne oraz mechaniczne powłoki silnie zależą od metody stosowanej do jej formowania. Obecnie do formowania powłok węglowych najczęściej stosowane są metody CVD (Chemical Vapour Deposition). Uzyskiwane metodami CVD powłoki węglowe o strukturze DLC (Diamond Like Coatings) lub NCD (Nano-Crystalline Diamond) cechują się wysoką biozgodnością, twardością oraz odpornością korozyjną. Niestety wadą ich jest mała adhezja do podłoża. Alternatywną grupą metod do CVD są techniki jonowe, a w szczególności dwuwiązkowa metoda Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD). Metoda ta pozwala formować powłoki wielowarstwowe z szeroką warstwą przejściową do podłoża. Zarówno gradienty koncentracji pierwiastków w powłoce jak i grubość warstwy przejściowej są łatwo kontrolowane. W prezentowanej pracy badano wielowarstwowe powłoki węgiel-tytan formowane dwuwiązkową metodą IBAD. Powłoki te mogą być zastosowane do zabezpieczania ceramicznych elementów protez. Do badania powłok zastosowano mikroskopię sił atomowych (AFM), mikro spektroskopię ramanowską, a także metodę spektroskopii wstecznie rozproszonych naładowanych cząstek (RBS). Badano również własności mechaniczne uformowanych powłok. Stwierdzono wysoką gładkość uzyskiwanych powłok oraz ich wysoką trwałość, elastyczność oraz adhezję. Określano stosunek wiązań sp2/sp3.

EN

Titanium and Ti-6Al-4V alloy are know as good biocompatible materials and due to physical, chemical and mechanical properties are accepted for production of hip joint endoprosthesis. Unfortunately, many small metallic particles can go out from the working surface of the prosthesis (based on titanium or his alloy) and may enter into human body. Due to toxic interaction of metallic particles with human body or due to the mechanical wear the endoprosthesis must be removed. This process of degradation of metallic parts can be stopped or reduced by thin hard carbon coating layer. The carbon protective layer must be hard with good chemical resistance. This carbon coating can be applied for protection of the head and the cup of the metallic prosthesis. The final physical, chemical and mechanical properties of the coating layer are strongly determined by a method used for formation of this layer. Presently, by using of the CVD (Chemical Vapour Deposition) techniques, the DLC (Diamond Like Coatings) or NCD (Nano Crystalline Diamond) carbon layers are created. The CVD carbon coating layers are very hard and biocompatible but with poor adhesion to substrate. As alternative way of the carbon coating formation the dual beam Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD) technique can be used. By using of the IBAD technique a complex multilayer can be formed. The gradient of concentration of elements and thickness of interface sublayer can be controlled. In presented work the carbon-titanium multiplayer were investigated. The carbon-titanium layer can be used for protection of ceramic parts of endoprosthesis. For creation of the carbon-titanium systems the middle energy DB IBAD technique was applied. For investigation the AFM microscopy, micro-Raman spectroscopy and Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) were used. All carbon-titanium multiplayer were flat and very hard with good elasticity and adhesion to substrate. The sp2/sp3 ratio were determined.

5

Powłoki węglowe formowane metodami jonowymi dla celów endoprotetyki stawu biodrowego : badania wstępne

Rajchel B., Otfinowski J., Czajkowska B., Jaworska L., Wantuch E., Petelenz B., Burakowski T., Proniewicz L. M., Gąsiorek S., Mitura M., Adamski A., Frańczuk B.

Inżynieria Biomateriałów

|

2001

|

R. 4, nr 14

3-6

PL

Zastosowanie supertrwałych powłok węglowych dla poprawy własności trybologicznych układu główka-panewka endoprotezy stawu biodrowego może znacznie wydłużyć okres pracy endoprotezy. Metody jonowe (IBSD, IBAD) umożliwiają formowanie złożonych powłok ochronnych o doskonałej adhezji do podłoża, a poprzez odpowiednią strukturę warstwową powłok formowanych metodami jonowymi można w istotny sposób zmniejszyć naprężenia mechaniczne układu powłoka-podłoże. Własności biochemiczne i mechaniczne powłok formowanych metodami jonowymi silnie zależą od przebiegu słabo poznanych procesów fizycznych zachodzących w trakcie formowania powłok. Celem niniejszej pracy było określenie struktury dwuwarstwowych powłok DLC-SiC oraz DLC-TiC oraz wstępna ocena ich biozgodności w hodowlach makrofagów i fibroblastów. Wielowarstwowe powłoki formowano dwuwiązkową metodą IBAD na powierzchniach płaskich próbek wykonanych ze stali lub ze stopu Ti-Al-V. Strukturę warstwową uformowanych powłok oceniono jako dobrą, a stopień przeżywalności komórek hodowanych na powierzchni próbek był wysoki.

EN

Super-hard carbon coatings improve tribological properties of the head/cup system in the hip joint prostheses, and essentially extend their working time. The ionic methods (IBSD, IBAD) allow obtaining complex protective coatings with perfect adhesion to the substrate. Mechanical stresses on the substrate-coating interface can be minimized by applying appropriate layer structures. Biochemical and mechanical properties of coatings formed by the ionic methods strongly depend on, not fully understood, physical processes taking place upon deposition. The objective of this work was to determine the structure of the double-layer DLC-SiC and DLC-TiC coatings and to assess their biocompatibility in the macrophage and fibroblast cultures. The multilayer coatings were formed by a dual-beam IBAD method on flat surfaces of samples of stainless steel or Ti-Al-V alloy, and their layer structure was investigated by the RBS method. The resistance to chemical corrosion turned out good and the survival rate to cells cultured on the coated surfaces was high.