Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effect of surfactant concentration in modifying solution on corrosion properties of the coatings based on vinyltrimethoxysilane (VTMS) and poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT)

Kucharczyk A., Adamczyk Lidia, Miecznikowski K.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2023

|

Vol. 121, nr 1

5--17

EN

Purpose: This paper presents an analysis of the structure and physicochemical properties of coatings based on an organofunctional silane (VTMS), a conductive polymer (PEDOT), and a surfactant (polyoxyethylene glycol monolauryl ether BRIJ). Design/methodology/approach The coatings were deposited on X20Cr13 stainless steel and glassy carbon specimens using sol-gel immersion. The obtained coatings were characterised in terms of topography, microstructure, roughness, adhesion to the steel substrate, thickness, and corrosion resistance. Corrosion tests were conducted in sulfate environments with pH = 2 without or with the addition of Cl- ions. Findings: The use of different surfactant concentrations in the modifying solution is intended to improve the deposition efficiency and increase the degree of dispersion of silane and conducting polymer. Research limitations/implications The tested coatings were found to slow down the corrosion of the steel substrate, thus effectively protecting it from this phenomenon. The use of a surfactant compound is intended to increase the degree of dispersion of silane and polymer in the modifying solution to improve deposition efficiency. Practical implications: Test carried out in corrosive media have shown that the coatings proposed in the above work, based on VTMS silane, PEDOT polymer and BRIJ surfactant, significantly increase the corrosion resistance of the tested materials, which confirms their effectiveness and possibility of application in various industries. Originality/value: The novelty of this paper is the use of silane (VTMS), polymer (PEDOT) and surfactant (BRIJ) as components of the anticorrosion coating.

2

Effect of electrochemical treatment in eutectic solvent and deposition of SiO2 sol-gel coating on corrosion resistance of 316L steel in Ringer’s solution

Mazur-Nowacka Anna, Marczewski Marek, Tylus Włodzimierz, Szczygieł Bogdan, Chęcmanowski Jacek

Ochrona przed Korozją

|

2022

|

nr 5

152--156

EN

The 316L stainless steel samples were subjected to anodic polarization in a eutectic solvent and then theSiO2 coatings were deposited on them using the sol-gel method. The coatings were prepared from a sol containing TEOS as a precursor and ethanol as a solvent. The obtained samples were exposed in Ringer’s solution. Studies have shown that electrochemical treatment of 316L steel affects both the morphology, topography and roughness of the metallic material. Potentiodynamic tests showed that the best barrier properties after exposure to Ringer’s solution were obtained for 316L steel subjected to electrochemical treatment, additionally covered with a SiO2 coating. The deposition of the three-layer SiO2 coatings reduces the corrosion current density and an increase in the polarization resistance relative to the uncoated 316L steel.

PL

Próbki ze stali nierdzewnej 316L poddano polaryzacji anodowej w rozpuszczalniku eutektycznym, a następnie metodą zol-żel osadzono na nich powłoki SiO2. Powłoki otrzymywano z zolu zawierającego TEOS jako prekursor i etanol jako rozpuszczalnik. Otrzymane próbki eksponowano w roztworze Ringera. Badania dowiodły, że elektrochemiczna obróbka stali 316L wpływa zarówno na morfologię oraz topografię, jak i chropowatość materiału metalicznego. Potencjodynamiczne badania wykazały, że najlepsze właściwości barierowe po ekspozycji w roztworze Ringera uzyskano dla stali 316L poddanej obróbce elektrochemicznej i dodatkowo pokrytej powłoką SiO2. Osadzenie trójwarstwowych powłok SiO2 powoduje zmniejszenie gęstości prądu korozji oraz wzrost oporu polaryzacji względem niepokrytej stali 316L.

3

Powłoki o właściwościach samoczyszczących aplikowane na materiały tekstylne

Masłowska-Lipowicz Iwona, Słubik Anna, Wyrębska Łucja

Technologia i Jakość Wyrobów

|

2021

|

R. 66

124--133

PL

Właściwości samoczyszczące powierzchni cieszą się dużym zainteresowaniem ze względu na szerokie możliwości ich zastosowań w różnych gałęziach przemysłu (tekstylia, budownictwo, urządzenia sanitarne, części samochodowe, panele fotowoltaiczne, urządzenia elektroniczne, lotnictwo, kosmonautyka i in.). Powierzchnie samoczyszczące mogą mieć właściwości hydrofobowe lub hydrofilowe. Samoczyszczące tekstylia umożliwiają oszczędzanie wody, środków piorących, energii i czasu. Ponadto, są odporne na przenikanie wody i kumulowanie zanieczyszczeń na ich powierzchni. Opracowano metodę modyfikacji tkaniny bawełnianej w celu nadania jej właściwości samoczyszczących. Metoda ta opiera się na aplikacji poli(dimetylosiloksanu) oraz nanometrycznego dwutlenku tytanu na tkaninę bawełnianą.

EN

Self-cleaning properties of surfaces are of great interest due to the wide range of their applications in various industries (textiles, construction, sanitary equipment, automotive parts, photovoltaic panels, electronic devices, aviation, aerospace, etc.). Self-cleaning surfaces can have hydrophobic or hydrophilic properties. Self-cleaning textiles allow saving water, detergents, energy and time. Moreover, they are resistant to water penetration and accumulation of contaminants on their surface A method of modifying cotton fabric in order to make it self-cleaning has been developed. This method is based on the application of poly(dimethylsiloxane) with terminal hydroxyl groups and nanometric titanium dioxide to cotton fabric.

4

Właściwości odbiciowe struktur z warstwami wytwarzanymi metodą zol-żel i techniką dip-coating

Gajda Aleksandra, Gondek Ewa, Karasiński Paweł

Prace Instytutu Mechaniki Górotworu PAN

|

2021

|

T. 23, nr 1-4

35--43

PL

Artykuł prezentuje wyniki badań właściwości odbiciowych struktur z cienkimi warstwami krzemionkowymi, z warstwami ditlenku tytanu TiO2 oraz z warstwami kompozytowymi SiO2:TiO2, które wytworzone zostały za pomocą metody zol-żel i techniki dip-coating na dwóch różnych rodzajach podłoży. W badaniach zastosowano podłoża ze szkła sodowo-wapniowego (podłożowe płytki mikroskopowe) oraz wafle krzemowe. Na szkle sodowo-wapniowym wytworzone były warstwy kompaktowej krzemionki, dla której współczynnik załamania wynosił ~1,45 oraz warstwy porowatej krzemionki o współczynniku załamania ~1,2 i porowatości wynoszącej w przybliżeniu 50%, a także warstwy dwuskładnikowe SiO2:TiO2 o homogeniczności na poziomie cząsteczkowym. Na podłożach krzemowych wytworzone zostały struktury antyrefleksyjne jedno- oraz dwuwarstwowa. Wykorzystując spektrofotometr światłowodowy wyznaczono charakterystyki odbiciowe badanych struktur w zakresie widmowym 200-1000 nm. Na podstawie wykonanych pomiarów określono wpływ rodzaju podłoża i ilości naniesionych warstw na charakterystyki odbiciowe. Porównując charakterystyki odbiciowe badanych struktur warstwowych z charakterystykami odbiciowymi podłoży określono jednorodność optyczną warstw.

EN

The article presents the results of investigations of reflectance properties of structures with silica, titanium dioxide TiO2 and SiO2:TiO2 composite thin films, which were fabricated by sol-gel and dip-coating techniques on two different types of substrates. Soda-lime glass substrates (substrate microscope plates) and silicon wafers were used in this study. Compact silica layers were produced on soda-lime glass for which the refractive index was about 1.45 and porous silica layers with a refractive index of about 1.2 and a porosity of approximately 50%, as well as SiO2:TiO2 binary layers with homogeneity at the molecular level. Single- and double-layer antireflective structures were fabricated on silicon substrates. Using a fiber optic spectrophotometer, the reflectance characteristics of the structures studied were determined in the spectral range 200-1000 nm. The influence of the substrate type and the number of applied layers on the reflectance characteristics was determined on the basis of the performed measurements. By comparing the reflectance characteristics of the investigated layered structures with the reflectance characteristics of the substrates, the optical homogeneity of the layers was determined.

5

Synthesis and characterization of TiO2 thin film on fly ash cenospheres

Szołdra Paulina, Pichór Waldemar, Cholewa-Kowalska Katarzyna, Adamczyk Anna, Szudek Wojciech

Composites Theory and Practice

|

2019

|

R. 19, nr 2

71--75

EN

Titanium dioxide (TiO2) thin films obtained on quartz glass and fly ash cenospheres were studied. Titanium(IV) butoxide (Ti(OBu)4), diethanoloamine (DEA), ethanol and deionized water were used as the starting materials. A layer of TiO2 nanoparticles was coated on the surface of the substrates using the sol-gel method. The thickness of the TiO2 coatings and the influence of the annealing temperature on the formation of TiO2 crystallites were studied. The dried gels were treated for 90 min in the temperature range of 400÷640°C to obtain crystallized anatase and rutile. Additional nanopowder TiO2 samples were prepared and their crystallinity was determined using X-ray diffraction (XRD). It was successfully shown that the anatase crystalline phase is formed when the TiO2 gel is heated to 480°C, while the rutile phase is obtained at 640°C. Changes in film thickness were studied using an atomic force microscope (AFM). The profound effect of gel viscosity on the thickness of the film was noticed. UV-Vis absorption spectroscopy, performed on the sample treated at 480°C (containing anatase phase only), showed strong ultraviolet light absorption below 400 nm. The estimated band-gap value was 3.2 eV. Transmission scanning microscopy (TEM) examination of the powders revealed agglomerated nanoparticles. A uniform, continuous layer on the surface of the treated microspheres was observed under a scanning electron microscope (SEM). The study shows that the annealing temperature has a profound effect on the phase composition and crystallite size of the sol-gel synthesized TiO2 nanopowders.

PL

Badaniom poddano warstwy z dwutlenku tytanu (TiO2), które zostały osadzone na powierzchni szkła kwarcowego i mikrosfer z popiołów lotnych. Wyjściowymi substratami były butanolan tytanu(IV) (Ti(OBu)4), dietanoloamina (DEA), etanol i woda dejonizowana. Warstwy z nanocząstkami TiO2 przygotowano, wykorzystując metodę zol-żel. Zbadano grubość otrzymanych warstw oraz wpływ temperatury wypalania na powstawanie krystalitów TiO2 syntetyzowanych w zol-żelu. Wysuszone żele poddano obróbce termicznej w zakresie temperatur 400÷640°C przez 90 minut w celu uzyskania krystalicznych form anatazu i rutylu. Za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) określono skład fazowy nanoproszków TiO2. Udało się wykazać, że krystaliczny anataz otrzymywany jest podczas ogrzewania żelu w temperaturze 480°C, natomiast krystaliczna faza rutylowa w 640°C. Zmianę grubości warstwy obserwowano z wykorzystaniem mikroskopu sił atomowych (AFM). Zaobserwowano duży wpływ lepkości zolu na grubość otrzymywanych powłok. Przeprowadzona przy użyciu spektroskopii absorpcyjnej UV-Vis analiza próbki poddanej obróbce termicznej w 480°C (w której jedyną występującą fazą był anataz) wykazała silną absorpcję promieniowania ultrafioletowego o długości fali poniżej 400 nm. Szacowana wartość energii pasma wzbronionego wynosiła 3,2 eV. Obrazy z transmisyjnego mikroskopu skaningowego (TEM) ukazały zaglomerowane nanocząstki, a obrazy ze skaningowego mikroskopu elektronowego (SEM) pokazały jednorodną warstwę na mikrosferach. Wykonane badania pokazują, że temperatura wypalania ma ogromny wpływ na skład fazowy i rozmiar krystalitów nanoproszków TiO2 syntetyzowanych metodą zol-żel.

6

Synthesis and properties of TiO2, NiO and ZnO nanoparticles and their possible biomedical application

Szmajnta K., Szindler M.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2019

|

Vol. 98, nr 2

81--84

EN

Purpose: The main purpose of this publication is to bring closer method of synthesis and examining basic properties of TiO2, ZnO and NiO nanoparticles (NPs), and investigate their possible biomedical application. Design/methodology/approach: Nanopowders were made with sol-gel method. Surface morphology studies of the obtained materials were made using Zeiss's Supra 35 scanning electron microscope and the structure using S/TEM TITAN 80-300 transmission electron microscope. In order to confirm the chemical composition of observed nanopowders, qualitative tests were performed by means of spectroscopy of scattered X-ray energy using the Energy Dispersive Spectrometer (EDS). The DLS (Dynamic Light Scattering) method was used to analyse the particle size distribution using the AntonPaar Litesizer 500 nanoparticle size analyser. Changes in particle size distribution at elevated temperatures were also observed. The TiO2, ZnO and NiO NPs with spherical shape were successfully produced by sol-gel method. Findings: The diameter of the as prepared nanoparticles does not exceed 25 nm which is confirmed by the TEM analysis. The highest proportion among the agglomerates of the nanoparticles has been shown to show those with a diameter of 80 to 125 nm. The qualitative analysis of EDS confirmed the chemical composition of the material. Practical implications: Nanoparticles (NPs) has been receiving an incrementally increasing interest within biomedical fields researchers. Nanoparticles properties (physical, chemical, mechanical, optical, electrical, magnetic, etc.) are different from the properties of their counterparts with a larger particle size. Originality/value: The nanoparticles were prepared using sol-gel method which allows the particle size to be controlled in a simple way.

7

Oily wastewater treatment using a zirconia ceramic membrane : a literature review

Kwaśny J. A., Kryłów M., Balcerzak W.

Archives of Environmental Protection

|

2018

|

Vol. 44, no. 3

3--10

EN

The goal of this article was to review the literature which discusses the problem of oily wastewater purification by membrane filtration. The authors focused on membranes containing zirconium compounds, mainly ZrO2, used in pressure driven membrane processes. The efficiency of the oil removal processes for various membranes (ceramic and composite), usually above 95% for the oil contaminated sewage, was compared. The influence of zirconium compounds on the properties of ceramic membranes was also discussed. The methods of producing ceramic membranes have been briefly characterized as well. Ceramic membranes are usually obtained by sol-gel technique but also by isostatic compression, reverse phase technique, or hydrothermal crystallization. Ceramic membranes are formed with zirconia, which cause an increase in filtration efficiency by improvement of hydrophilic properties of the membrane. Moreover, the addition of ZrO2 results in increased chemical and hydrothermal membrane stability. The efficiency of the filtration processes using the presented membranes was high, suggesting that membrane filtration processes are highly effective purification methods.

PL

Artykuł stanowi przegląd literatury, w którym omówiono problem oczyszczania ścieków olejowych w oparciu o filtrację membranową. Skupiono się na membranach ciśnieniowych zawierających związki cyrkonu, głównie ZrO2. Porównano skuteczność procesów oczyszczania dla różnych membran (ceramicznych i kompozytowych). Omówiono wpływ związków cyrkonu na właściwości użytkowe membran ciśnieniowych. Membrany ceramiczne są zwykle uzyskiwane za pomocą techniki zol-żel, ale również przez prasowanie izostatyczne, technikę odwróconej fazy lub krystalizację hydrotermiczną. Membrany ceramiczne są formowane z tlenkiem cyrkonu, co skutkuje wzrostem skuteczności filtracji.

8

Wpływ cienkich warstw SiO₂ osadzonych metodą zol-żel na stali 316L na jej odporność korozyjną i bioaktywność w roztworze sztucznej krwi

Mazur A., Chęcmanowski J. G., Szczygieł B.

Przemysł Chemiczny

|

2017

|

T. 96, nr 5

1183--1188

PL

Metodą zol-żel nanoszono powłoki SiO₂ na podłoże ze stali nierdzewnej 316L w celu poprawy bioaktywności oraz odporności korozyjnej materiału. Powłoki otrzymywano z zolu zawierającego tetraetoksysilan (jako prekursor) oraz alkohol izopropylowy lub alkohol butylowy jako rozpuszczalnik. Próbki eksponowano w roztworze sztucznej krwi (SBF) przez 142 doby. Badania SEM i EDS wykazały, że wielowarstwowe powłoki SiO₂ uzyskane z zolu zawierającego izopropanol sprzyjają tworzeniu ceramiki apatytowej, co może świadczyć o ich bioaktywności. Zgodnie z wynikami badań potencjodynamicznych i ICP odporność korozyjna stali w roztworze SBF wzrasta po osadzeniu powłok SiO₂ metodą zol-żel.

EN

Single and multilayer SiO₂ coatings were deposited on 316L steel from (EtO) ₄Si-contg. iso-PrOH or BuOH solutions and immersed in artificial blood soln. for 142 days. The sample surfaces were studied by energy-dispersive spectroscopy. Iso-PrOH was a more efficient solvent than BuOH in generating the layer bioactivity. The corrosion resistance of the coating increased with increasing no. of layers.

9

Właściwości ochronne zol-żelowych powłok ZrO2 na stali 316L w roztworze sztucznej krwi

Mazur A., Chęcmanowski J., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2017

|

nr 5

146--151

PL

Metodą zol-żel nanoszono powłoki ZrO2 na podłoże ze stali nierdzewnej 316L. Powłoki otrzymywano z zolu zawierającego jako prekursor tetraetoksycyrkonian i butanol jako rozpuszczalnik. Otrzymane próbki eksponowano w roztworze sztucznej krwi (SBF) przez 120 doby. Badania potencjodynamiczne wykazały, że osadzenie pięciowarstwowych powłok ZrO2 powoduje dwukrotny wzrost odporności korozyjnej stali w czasie długoterminowej ekspozycji w roztworze SBF. Zgodnie z wynikami badań SEM i EDS wykazano, że na powierzchni cienkich warstw ZrO2 przyrasta ceramika apatytowa.

EN

ZrO2 coatings were sol-gel deposited on a base made of stainless steel 316L. The sol used for this purpose contained zirconium(IV) ethoxide (ZrEt) as the precursor and butanol as the solvent. The obtained samples were exposed to simulated body fluid (SBF) for 120 days. Potentiodynamic tests showed that the deposition of five-layer ZrO2 coatings results in a twofold increase in the corrosion resistance of the steel during long-term exposure to SBF. The results of SEM and EDS analyses demonstrated that apatite ceramic accretes on the surface of the thin ZrO2 layers.

10

Technologia i podstawowe właściwości wieloskładnikowej ceramiki na bazie Pb(Zr0,75Ti0,25)O3 syntezowanej metodą zol-żel

Bochenek D., Niemiec P., Osiński M.

Materiały Ceramiczne

|

2017

|

T. 69, nr 2

90--96

PL

Celem pracy było otrzymanie wieloskładnikowej ceramiki typu PZT domieszkowanej chromem, tantalem i manganem, wykorzystując mokrą metodę chemiczną zol-żelową. Proces technologiczny otrzymywania ceramiki składał się z kilku etapów. W pierwszym etapie ceramiczny proszek o składzie Pb(Zr0,75Ti0,25)O3 otrzymano w wyniku syntezy zol–żelowej, a następnie w drugim etapie do bazowego składu wprowadzono domieszki w postaci tlenków chromu (w ilości 0,15% wag.), tantalu (w ilości 0,03% wag.) oraz manganu (w ilościach 0,5% wag. lub 1,0% wag.). Syntezowanie poszczególnych składników przeprowadzono metodą reakcji w fazie stałej, natomiast spiekanie zsyntezowanego materiału przeprowadzono dwiema metodami zagęszczania: spiekaniem swobodnym (FS) i metodą jednoosiowego prasowania na gorąco (HUP). Przeprowadzono badania mikrostrukturalne, rentgenowskie, homogeniczności składu (EDS) oraz podstawowych właściwości ferroelektrycznych i dielektrycznych. Badania wykazały, że wielopierwiastkowe modyfikowanie podstawowego składu Pb(Zr0,75Ti0,25)O3 domieszkami tlenków chromu, tantalu i manganu poprawia parametry użytkowe otrzymanych materiałów. Natomiast zastosowanie w procesie technologicznym metody jednoosiowego prasowania na gorąco (HUP) pozwala uzyskać próbki o jednorodnej drobnoziarnistej mikrostrukturze z większymi wartościami maksymalnej przenikalności elektrycznej. Wieloskładnikowe materiały typu PZT o tego typu właściwościach mogą znaleźć zastosowania w mikroelektronice i mikromechatronice do budowy wysokoczęstotliwościowych przetworników piezoelektrycznych.

EN

The aim of this work was to obtain multicomponent PZT-type ceramics doped with chromium, tantalum and manganese oxides. A technological process of obtaining the ceramics consisted of several stages. In the first step, the Pb(Zr0.75Ti0.25)O3 ceramic powder was synthesized by a sol-gel method, and in the second one, an admixture of chromium (0.15 wt.%), tantalum (0.03 wt.%) and manganese (0.5 wt.% or 1.0 wt.%) oxides was introduced to the base composition. The synthesis of individual components was performed by a solid phase reaction, and the sintering process was carried out by two methods: free sintering (FS) and hot uniaxial pressing (HUP). Microstructural studies, X-ray diffraction phase analysis, studies of the material homogeneity (EDS), and the basic ferroelectric and dielectric properties were carried out. The studies have shown that the multi-elemental modification of the basic composition of Pb(Zr0.75Ti0.25)O3 by the admixtures of chromium, tantalum and manganese oxides improve the performance of the obtained ceramics. The application of the hot uniaxial pressing method (HUP) in the technological process allows obtaining a sample with the homogeneous fine-grained microstructure and higher values of the maximum dielectric permittivity. The multicomponent PZT-based materials with that type of properties can be used in microelectronics and micromechatronics to build high-frequency piezoelectric transducers.

11

Odporność korozyjna w roztworze sztucznej krwi stali 316L pokrytej powłokami SiO2 wytworzonymi metodą zol-żel

Mazur A., Chęcmanowski J., Szczygieł B.

Ochrona przed Korozją

|

2016

|

nr 5

160--166

PL

Metodą zol-żel otrzymano na stali 316L trójwarstwowe powłoki ceramiczne SiO2 z zolu zawierającego tetraetoksysilan oraz jako rozpuszczalniki alkohol izopropylowy i alkohol butylowy. Ekspozycja próbek w roztworze sztucznej krwi przez 142 doby wykazała korzystne właściwości korozyjne próbek z powłoką SiO2 w porównaniu do niepokrytej stali. Przy stosowaniu alkoholu izopropylowego jako składnika zolu odporność korozyjna próbek wzrosła 4 razy. Powłoki ceramiczne SiO2 tworzą warstwę barierową oraz, co wykazano w badaniach EDS, sprzyjają tworzeniu warstwy hydroksyapatytu. Zmierzony stosunek wielkości pików Ca i P w warstwie wierzchniej próbek z powłoką odpowiada stosunkowi tych pierwiastków jaki występuje w syntetycznych hydroksyapatytach.

EN

Three-layer ceramic SiO2 coatings were deposited on steel 316L, from a sol containing tetraethoxysilane as well as isopropyl alcohol and butyl alcohol as the solvents. The exposure of the samples to a Simulated Body Fluid (SBF) for 142 days showed that the samples with the SiO2 coating were more corrosion resistant than the uncoated steel. When isopropyl alcohol was used as a component of the sol the corrosion resistance of the samples increased fourfold. Ceramic SiO2 coatings form a barrier layer and, as shown by EDS analyses, favour the formation of a hydroxyapatite layer. The ratio of Ca and P peak sizes measured in the surface layer of the coated samples corresponds to the ratio of these elements which occurs in synthetic hydroxyapatites.

12

Preparation of nanocrystalline heterostructures TiO2-SnO2 by modified sol-gel method

Marzec A., Pędzich Z., Maziarz W.

Mechanik

|

2016

|

R. 89, nr 5-6

506--507

EN

The paper presents production of TiO2-SnO2 nanocom-posites with the use of sol-gel method combined with hydrothermal processing of the formed hydroxide gel. As proven by XRD analysis, both oxides crystallise in tetragonal systems: TiO2–anatase, SnO2–cassiterite. Mean sizes of the crystallites are TiO2 ~30÷40 nm and SnO2 ~3÷4 nm, respectively. Moreover, the produced TiO2-SnO2 nanocomposites are characterised by a high specific surface area (~100 m2/g).

PL

W pracy opisano otrzymywanie nanokompozytów TiO2-SnO2 metodą zol-żel połączoną z obróbką hydrotermalną otrzymanego żelu wodorotlenkowego. Analiza XRD wykazała, że obydwa tlenki krystalizują w strukturach tetragonalnych: TiO2–anataz, SnO2–kasyteryt. Średnie wielkości krystalitów wynoszą odpowiednio TiO2 ~30÷40 nm, SnO2 ~3÷4 nm. Ponadto, otrzymane nanokompozyty TiO2-SnO2 charakteryzują się dużym rozwinięciem powierzchni właściwej (~100 m2/g).

13

Otrzymywanie ceramiki tytanianu baru domieszkowanego La3+ metodą zol-żel

Wodecka-Duś B., Osińska K., Adamczyk M.

Materiały Ceramiczne

|

2016

|

T. 68, nr 1

38--43

PL

W prezentowanej pracy z udziałem metody zol-żel wytworzono ceramikę tytanianiu baru domieszkowaną lantanem (Ba1-xLax)Ti1-x/4O3 (BLT), gdzie 0 ≤ x ≤ 0,005. Amorficzne żele kalcynowano w temperaturze 850 ºC i przy pomocy prasy hydraulicznej formowano wypraski w kształcie dysków, a następnie spiekano swobodnie w oporowym piecu silitowym HTC 1500 w temperaturze 1450 ºC przez 4 h. Proces syntezy ceramiki badano za pomocy analizy termograwimetrycznej (TG, DTG) i różnicowej analizy termicznej (DTA) przy pomocy derywatografu MOM Q-1500D. Badania mikrostruktury otrzymanej ceramiki przeprowadzono przy pomocy skaningowego mikroskopu elektronowego HITACHI S-4700. Strukturę krystaliczną i skład fazowy otrzymanych materiałów ceramicznych badano metodą dyfrakcji rentgenowskiej przy użyciu dyfraktometru rentgenowskiego Philips WP 3710.

EN

The (Ba1-xLax)Ti1-x/4O3 (BLT) ceramics with a lanthanum content of 0 ≤ x ≤ 0.005 were prepared by using the sol-gel method. Amorphous gels of BLT were calcined at a temperature of 850 ºC and pressed into pellets. The compacts were next sintered by the free sintering method at a temperature of 1450 ºC for 4 h. Simultaneous thermal analysis (STA) was used, in which both thermal analysis (DTA) and mass change effects (TG and DTG) were measured concurrently on the same sample using a derivatograph MOM Q-1500D. The morphology of BLT ceramics was studied by scanning electron microscopy (HITACHI S-4700). The crystalline structure of BLT ceramics was studied by the X-ray diffraction method.

14

Morphological, chemical and structural characterization of silica-containing polyvinylpyrrolidone electrospun nanofibers prepared by sol-gel technique

Tański T., Matysiak W., Zaborowska M., Łukowiec D., Krzesiński M.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2016

|

Vol. 79, nr 1

5--12

EN

Purpose: The aim of this study was to produce poly(vinylpyrrolidone) (PVP) containing silica nanofibers using electrospinning method from 10% PVP/EtOH solutions with different mass concentration 0 and 30% of tetraethoxysilane. Sol-gel technique was used to obtain nanofiber membranes with high amount of inorganic phase. In the case when metal alkoxide, such as tetraethyl orthosilicate (TEOS) is mixed with an organic polymer, hydrolysis and condensation reaction of TEOS occur in-situ with polymer matrix, which allows to fabricate organic-inorganic hybrid structures with uniform dispersion. Design/methodology/approach: The examination of the morphology of the obtained PVP/silicon dioxide nanofibers using scanning electron microscope (SEM) has been made. The chemical structure of produced nanostructures was investigated by Fourier - Transform Infrared spectroscopy (FTIR) and Energy Dispersive Spectrometry (EDX) to analyze the regular dispersion by examining types of bonds occurring between polymer matrix and SiO2 phase. Findings: Results obtained in this paper shows that the mass concentration of the reinforcing phase in form of TEOS have an influence on the average diameter of nanofibers and with the increase of tetraethyl orthosilicate in solution nanofibers diameters decrease. Moreover, structural examination shows uniform dispersion of the reinforcing phase in hybrid materials. Research limitations/implications: Uniform dispersion of the reinforcing phase in silica-containing PVP nanofibers gives the opportunity to make nanowires in calcination process from such obtained fibrous mats and use in novel electrical devices. Originality/value: This paper describes an easy and more effective way of making polymer nanofibers with the content of silicon dioxide with the perspective way of making silica nanowires in the future from obtained hybrid nanofibers, so that this method can replace commonly used nanowires growth processes.

15

Badania in vitro aktywności przeciwbakteryjnej bioszkieł zawierających Mg, Sr i Au wytworzonych metodą zol-żel

Ciołek L., Olszyna A., Zaczyńska E., Czarny A., Biernat M.

Engineering of Biomaterials

|

2016

|

Vol. 19, no. 134

25--30

PL

Celem prowadzonych badań było określenie aktywności przeciwbakteryjnej in vitro bioaktywnych szkieł dotowanych Mg, Sr i Au. Przedstawiono badania zmodyfikowanych bioszkieł zawierających wybrane pierwiastki wprowadzone dla podwyższenia bioaktywności, które mogą wspomagać przebieg procesów fizjologicznych kościotworzenia i wykazywać działanie przeciwbakteryjne. Obecność magnezu w składzie biomateriału zwiększa jego bioaktywność. Stront wpływa na lepszą proliferację komórek kostnych. Złoto należy do grupy „ultraelementów” działających przeciwbakteryjnie oraz aktywuje procesy metaboliczne poprzez oddziaływanie na enzymy. Silany użyte podczas syntezy bioszkieł metodą zol-żel, także mogą zwiększać ich bioaktywność. Materiał odniesienia stanowiło bioszkło P5-VS zawierające 70% mas. SiO2, 5% mas. P2O5 oraz 25% mas. CaO. Bioszkła P5-VS-1_Mg i P5-VS-1_Sr, o takim samym składzie jak P5-VS wytworzono zastępując 1% mas. CaO odpowiednio MgO lub SrO. W przypadku bioszkieł P5-VS-Au_r-r i P5-VS-Au_nzk nanocząsteczki złota były dodane w ilości 0,00065% mas. i 0,002% mas. odpowiednio jako: roztwór koloidalny lub niejonowe złoto koloidalne. Właściwości fizykochemiczne wytworzonych bioszkieł obejmujące morfologię powierzchni, a także ich bioaktywność po kontakcie z roztworem symulującym osocze oraz wyniki cytotoksyczności zostały przedstawione w innym artykule. Stwierdzono, że bioszkła w kontakcie z płynem symulującym osocze (SBF) są bioaktywne oraz nie oddziałują cytotoksycznie na komórki L929. Wyniki badań in vitro aktywności przeciwbakteryjnej wytworzonych bioszkieł wykazały ich wyższą aktywność w stosunku do szczepu Staphylococcus aureus niż Pseudomonas aeruginosa. Wzrost mikroorganizmów najbardziej hamowało bioszkło P5-VS-1_Sr. Bioszkło P5-VS bez udziału Mg, Sr lub Au wykazywało najsłabsze działanie przeciwbakteryjne.

EN

The aim of this study was to determine in vitro antibacterial activity of bioactive glasses doped with Mg, Sr and Au. Authors showed tests of modified bioglasses containing selected elements incorporated to the composition in order to increase bioactivity, which could contribute to physiological processes of osteogenesis and exhibit bactericidal activity. The presence of magnesium in the composition of the biomaterial enhances its bioactivity. Strontium improves the proliferation of bone cells. Gold belongs to the group of “ultra-elements” which show antibacterial activity and activate metabolism by acting on enzymes. The silane used for the synthesis of sol-gel bioglasses may also increase bioactivity. Bioglass P5-VS containing 70 wt% of SiO2 and 25 wt% of CaO and 5 wt% of P2O5 was a reference material. Bioglasses P5-VS-1_Mg and P5-VS-1_Sr with the same composition as P5-VS were obtained by substituting 1 wt% of CaO by MgO or SrO respectively. In the case of bioglasses P5-VS-Au_r-r and P5-VS- -Au_nzk nanoparticles of Au were added in the amount of 0.00065 wt% and 0.002 wt% as colloidal solution or nonionic colloidal gold respectively. Physical and chemical properties of sol-gel bioactive glasses including grain morphology and bioactivity in simulated body fluid and the results of cytotoxicity were presented in a previous publication. It was found that bioglasses were bioactive in contact with simulated body fluid (SBF) and were not toxic on L929 cells in vitro. The results of in vitro antibacterial activity studies of obtained bioglasses showed higher activity against strain of Staphylococcus aureus than Pseudomonas aeruginosa. The growth of microorganisms was inhibited in the most effective way by the bioglass P5-VS-1_Sr. The P5-VS bioglass without Mg, Sr or Au shows the weakest bactericidal effect.

16

Investigation of Fe304/AEAP supermagnetic nanoparticles on the morphological, thermal and magnetite behavior of polyurethane rigid foam nanocomposites

Nikje M. M. A., Noruzian M., Moghaddam S. T.

Polimery

|

2015

|

T. 60, nr 1

26--32

EN

Novel, magnetic, polyurethane, rigid foam nanocomposites were synthesized by incorporation of surface modified iron oxide nanoparticles with n-(2-aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilane (AEAP) via a one shot method. The resulting data showed remarkable improvements in the thermal, as well as magnetic, properties of the nanocomposites when nanoparticles were incorporated into the polymer matrix. The prepared nanocomposites were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR), Vibrating Sample Magnetometry (VSM), Thermomechanical Analysis (TMA) and Thermogravimetric Analysis (TGA). The effect of different amounts of Fe3O4/AEAP on the thermal and magnetic behavior of the resultant nanocomposite was investigated and the optimum percentage of the nanostructures in the foam formulation was defined.

PL

Nowe, magnetyczne nanokompozyty otrzymano metodą jednoetapową, wprowadzając do matrycy poliuretanowej (PUR) modyfikowane powierzchniowo nanocząstki żelaza (Fe3O4/AEAP). Badano wpływ dodatku różnej ilości nanocząstek magnetycznych na morfologię, właściwości termiczne i magnetyczne wytworzonych materiałów. Otrzymane sztywne pianki poliuretanowe zawierające cząstki Fe3O4/AEAP badano metodami skaningowej mikroskopii elektronowej (SEM), spektroskopii w podczerwieni z transformacją Fouriera (FT-IR), magnetometrii zwirującą próbką (VSM), analizy termomechanicznej (TMA) oraz termograwimetrycznej (TGA). Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że wprowadzone do matrycy poliuretanowej magnetyczne cząstki zmodyfikowanego tlenku żelaza wpłynęły korzystnie na termiczne i magnetyczne właściwości otrzymanych nanokompozytów sztywnych pianek poliuretanowych.

17

Zastosowanie spektroskopii Ramana do charakterystyki warstw BST wytworzonych metodą zol-żel na podłożach metalowych

Lisińska-Czekaj A., Orkisz T., Orkisz J., Czekaj D.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 1

48--55

PL

Do wytworzenia cienkich warstw Ba0,6Sr0,4TiO3 (BST60/40), domieszkowanych MgO w ilości 1%, 3% i 5% molowych, na podłożach ze stali nierdzewnej zastosowano technologię zol-żel. Stwierdzono, że krystalizują one w symetrii tetragonalnej P4mm. Właściwości optyczne warstw badano z zastosowaniem spektroskopii ramanowskiej w zakresie zmian liczby falowej k = 40-1070 cm-1. Położenia maksimów na widmach ramanowskich określono, stosując metodę dopasowania krzywej pomiarowej funkcją Lorentza. Stwierdzono, że dominującą cechą na widmach oscylacyjnych warstw BST60/40-MgO jest występowanie charakterystycznego dla fazy tetragonalnej maksimum dla k ≈ 210 cm-1 i k ≈ 750 cm-1, a także odpowiadające drganiom oktaedrów TiO6 maksimum dla k ≈ 520 cm-1.

EN

In the present study, thin films of Ba0.6Sr0.4TiO3 (BST60/40) solid solution modified with 1, 3 and 5 mol.% MgO were prepared by the sol-gel-type deposition method. A multilayer spin–coating approach was utilized for the Ba0.6Sr0.4TiO3 – MgO thin film deposition on stainless steel substrates. Raman spectroscopy investigation of the MgO-doped Ba0.6Sr0.4TiO3 thin films grown on stainless steel substrates were performed within the wavenumber range k = 40-1070 cm-1. The measured Raman spectra were fitted using the Lorentzian peak type to determine positions of multiple overlapping peaks. It has been found that the dominant features in Raman spectra of BST60/40 – MgO thin films are as follows: a broad peak centered at k ≈ 210 cm-1, an asymmetric broad peak around k ≈ 520 cm-1, and a broad peak at around k ≈ 750 cm-1. The observed peaks are typical for the tetragonal structure. The middle frequency band can probably be assigned to vibrations of the TiO6 octahedra.

18

Wpływ struktury nośnika na stopień konwersji w reakcji niskotemperaturowego utleniania CO na katalizatorach Au/Al2O3-TiO2

Rajska M.

Materiały Ceramiczne

|

2015

|

T. 67, nr 4

393--399

PL

Celem pracy było określenie wpływu składu fazowego podłoża Al2O3-TiO2 oraz dodatku złota na właściwości katalityczne w niskotemperaturowym utlenianiu CO. W artykule została przedstawiona charakterystyka fizykochemiczna otrzymanych podłoży i katalizatorów oraz wyniki badań katalitycznych. Nośniki katalityczne zostały otrzymane za pomocą metody zol-żel z wykorzystaniem alkoholanów Al(C3H7O)3 i Ti(C3H7O)4 dla otrzymania odpowiednich tlenków, w których stosunek molowy pierwiastków Al:Ti wynosił 0,75:0,25. Katalizatory złote zostały otrzymane poprzez naniesienie złota na podłoże w ilości 2% wag. metodą osadzania ze strącaniem. W celu sprawdzenia wpływu składu fazowego na aktywność katalityczną, otrzymane nośniki poddano kalcynacji w dwóch różnych temperaturach: 500 °C i 1350 °C. Pozwoliło to na otrzymanie założonych odmian polimorficznych tlenku glinu i ditlenku tytanu (γ-Al2O3, α-Al2O3, anatazu i rutylu), a następnie określenie właściwości katalitycznych wybranych faz w reakcji niskotemperaturowego utleniania CO. Otrzymane nośniki oraz katalizatory złote zostały scharakteryzowane za pomocą technik XRD, BET, SEM, analizy rozkładu wielkości cząstek, a także zostały poddane pomiarom aktywności katalitycznej. Najwyższą aktywność katalityczną wykazał układ Au/Al2O3-TiO2 o podłożu kalcynowanym w 500 °C, który osiągnął T90 w temperaturze 110 °C.

EN

The aim of this study was to determine the effect of the Al2O3-TiO2 support phase composition and the addition of gold on low-temperature catalytic oxidation of CO. In this paper, physicochemical properties of catalyst carriers in the system and related catalysts by gold are reported together with the results of catalytic measurements. The catalyst carriers were prepared with the sol-gel method using Al(C3H7O)3 and Ti(C3H7O)4 alkoxides to obtain the corresponding oxides wherein an Al:Ti molar ratio was 0.75:0.25. The catalysts by gold were prepared by depositing gold in a theoretical loading of Au 2 wt%, using the deposition-precipitation method. To examine the effect of the phase composition on the catalytic activity of the obtained samples, the carrier precursors were calcined at two different temperatures: 500 °C and 1350 °C. This made it possible to obtain the assumed polymorphs of alumina and titanium(IV) (γ-Al2O3, α-Al2O3, anatase and rutile), and then to determine the catalytic properties of the selected phase in the reaction of low temperature oxidation of CO. The prepared samples were characterized by XRD, BET, and SEM. Particle size distributions and catalytic activity were also measured. The highest catalytic activity showed the Au/Al2O3-TiO2 catalyst based on the support calcined at 500 °C, which achieved T90 at 110 °C.

19

Ocena biokompatybilności powłok z ditlenku tytanu i ditlenku cyrkonu syntezowanych metodą zol-żel

Marędziak M., Siudzińska A.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 6

920-923

PL

Metodę zol-żel zastosowano do otrzymywania powłoki z tlenku tytanu(IV) i tlenku cyrkonu-(IV), nanoszonych zanurzeniowo (dip-coating) na podłoża ze stali austenitycznej 316L w celu poprawy jej bioakceptowalności. Ocenę morfologii powierzchni oraz składu pierwiastkowego otrzymanych materiałów wykonano za pomocą analizy SEM-EDX. Biokompatybilność otrzymanych materiałów tlenkowych oceniono w badaniach in vitro z zastosowaniem mezenchymalnych komórek macierzystych izolowanych z tkanki tłuszczowej ASC (adipose derived adult stem cell). Ocenę tempa proliferacji przeprowadzono w pierwszym, drugim, piątym oraz siódmym dniu hodowli. Wpływ otrzymanych materiałów na żywotność i proliferację komórek ASC badano w teście kolorymetrycznym z użyciem barwnika Alamar Blue, a morfologię, adhezję i architekturę wzrostu komórek oceniano metodami mikroskopowymi. Otrzymane wyniki wskazują na większą aktywność biologiczną powłoki z ditlenku tytanu w porównaniu z powłoką z ditlenu cyrkonu.

EN

TiO2 and ZrO2 coatings were produced by hydrolysis of Ti[OCH(CH3)2]4, Ti(OC2H5)4 and Zr(OC4H9)4 precursors by sol-gel method and applied on a Cr-Ni-Mo steel 316L by dip-coating. The coatings were tested for biocompatibility with mesenchymal stem cells. The cell proliferation did not differ on individual coatings but the cell morphology was substantially better on TiO2 than on ZrO2.

20

Badania właściwości fizykochemicznych i cytotoksyczności in vitro bioszkieł dotowanych Mg, Sr, Au

Ciołek L., Karaś J., Olszyna A., Zaczyńska E., Czarny A.

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2014

|

R. 7, nr 16

17--28

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań wytworzonych bioszkieł w układzie CaO-SiO2-P2O5 dotowanych Mg lub Sr, lub Au. W ramach przeprowadzonych badań określono morfologię otrzymanych bioszkieł, a także ich bioaktywność w warunkach in vitro oraz oddziaływanie cytotoksyczne na komórki L929. Ponadto, bioszkło dotowane Au poddano badaniu przy użyciu mikroskopu transmisyjnego z analizą EDS. Stwierdzono, że wytworzone bioszkła in vitro w kontakcie z symulowanym płynem fizjologicznym (SBF) są bioaktywne oraz nie oddziałują cytotoksycznie na komórki L929

EN

This paper presents the results of research on bioglasses in the system CaO-SiO2-P2O5 doped with Mg, Sr and Au. Within the study the morphology of the bioglasses and in vitro bioactivity and cytotoxic effect on L929 cells were determined. Au doped bioglass was examined using transmission electron microscopy with EDS analysis. It was found that the produced bioglasses were bioactive in contact with simulated body fluid (SBF) and were no toxic on L929 cells in vitro tests.