Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Analysis of the effect of assembly joints technology on the strength of adhesive joints of poly(methyl methacrylate) (pmma) used in advertising elements

Rudawska Anna, Penkała Piotr, Miszczuk Bartosz, Stančeková Dana

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2023

|

nr 2

3--10

EN

The aim of the article was to present issues related to the influence of the assembly joints technology (the type of adhesive material and the adhesive application) on the strength of the adhesive joints of poly(methyl methacrylate) (PMMA) used in the production of advertising elements. Angular adhesive joints, which are one of the types of joints made in the construction of advertising elements, were used in the study. The bonded material was poly(methyl methacrylate) (PMMA) of 8 mm thick. Two types of adhesives were used to make the adhesive joints: one-component solvent-based adhesives and methylene chloride as a solvent. Experimental tests determined the wettability of the surface of the adherends (with and without a protective coating) and the work of adhesion based on the measurement of the contact angle, as well as the strength of adhesive joints in accordance with the ISO 4578 standard. Based on the results of strength tests, it can be seen that the use of a solvent allows for obtaining equally strong joints as with the use of solvent-based adhesives. The purposefulness of using coatings protecting not only against dirt or mechanical damage in the form of scratches was also confirmed, but also the possibility of increasing (security) adhesive properties, defined in this case by wettability.

PL

Celem artykułu było przedstawienie zagadnień związanych z wpływem technologii połączeń montażowych (rodzaju materiału klejącego i sposobu aplikacji kleju) na wytrzymałość połączeń klejowych z poli(metakrylanu metylu) (PMMA) stosowanych w produkcji elementów reklamowych. W badaniach wykorzystano połączenia klejowe kątowe, które są jednym z rodzajów połączeń wykonywanych w konstrukcji elementów reklamowych. Łączonym materiałem był poli(metakrylan metylu) (PMMA) o grubości 8 mm. Do wykonania połączeń klejowych zastosowano dwa rodzaje jednoskładnikowych klejów rozpuszczalnikowych oraz chlorek metylenu, jako rozpuszczalnik. W badaniach doświadczalnych określono zwilżalność powierzchni klejonych elementów (z powłoką ochronną i bez) oraz pracę adhezyjną na podstawie pomiaru kąta zwilżania, a także wytrzymałość połączeń klejowych zgodnie z normą ISO 4578. Na podstawie wyników badań wytrzymałościowych można stwierdzić, że zastosowanie rozpuszczalnika pozwala na uzyskanie połączeń równie wytrzymałych, jak przy zastosowaniu klejów rozpuszczalnikowych. Potwierdzono również celowość stosowania powłok zabezpieczających nie tylko przed zabrudzeniami czy uszkodzeniami mechanicznymi w postaci zarysowań, ale także w celu zwiększenia (zabezpieczenia) właściwości adhezyjnych, określanych w tym przypadku przez zwilżalność.

2

Analiza wpływu zwilżalności ośrodka skalnego na parametry termiczne na podstawie profilowań geofizycznych i danych laboratoryjnych

Lis-Śledziona Anita, Słota-Valim Małgorzata, Stadtmüller Marek

Nafta-Gaz

|

2023

|

R. 79, nr 4

227--243

PL

Celem prowadzonych badań była analiza i oszacowanie wpływu systemu zwilżalności ośrodka skalnego na jego parametry termiczne. W zależności od temperatury, składu mineralnego, porowatości i nasycenia wodą skałę charakteryzuje określona przewodność cieplna. Jednak nie tylko ilość wody w formacji wpływa na przewodność cieplną. Ważne jest także rozmieszczenie wody w skale, które w znacznym stopniu determinowane jest przez zwilżalność. Woda w skałach wodozwilżalnych pokrywa ziarna i tworzy tzw. film wodny na powierzchni minerałów, wypełnia także małe pory skały, tworząc strugi, ścieżki perkolacji dla migracji fazy przewodzącej ciepło (wody), ale też przewodzącej prąd elektryczny. W skałach hydrofobowych film wodny na powierzchni ziaren mineralnych jest nieciągły lub w ogóle go brak, gdyż większa część powierzchni skały pokryta jest ropą, natomiast woda w większości wypełnia centralną część porów o dużych średnicach. W pracy wykazano, że istnieje zależność pomiędzy systemem zwilżalności skały a przewodnością termiczną oraz przeprowadzono modelowanie ilościowe. Analizowano dane literaturowe z badań na hydrofilowych i hydrofobowych próbkach piasku przy różnym stopniu nasycenia wodą. Obserwacja eksperymentu prowadzącego do zmiany charakteru zwilżalności skały z hydrofilowej na hydrofobową na drodze powleczenia ziaren piasku polimerem zainspirowała autorów niniejszej pracy do zaproponowania dwóch równań przedstawiających zależność przewodności termicznej (λ) od współczynnika nasycenia wodą (Sw) dla skał wodozwilżalnych i skał ropozwilżalnych. W skałach wodozwilżalnych zaobserwowano wykładniczy wzrost przewodności cieplnej wraz ze wzrostem współczynnika nasycenia wodą, natomiast w skałach ropozwilżalnych zależność λ od Sw przedstawiono przy wykorzystaniu funkcji logistycznej. W ramach testowania modeli wykonano serię obliczeń dla czterech hipotetycznych skał klastycznych i czterech skał węglanowych. Przeprowadzono analizę wyników i obliczono przewodność termiczną w rzeczywistym ośrodku skalnym, wykształconym w postaci piaszczysto-ilastych utworów paleozoicznych, dla którego istniały opracowane wcześniej przez autorów wyniki interpretacji parametrów litologiczno-złożowych. Jednym z takich parametrów była obliczona i skalibrowana z wynikami badań laboratoryjnych krzywa zwilżalności. Stanowiła ona podstawę do podziału interpretowanego interwału na strefy wodozwilżane i ropozwilżalne. Ostatecznym wynikiem pracy jest estymacja zakresów zmienności przewodności cieplnej analizowanych skał w funkcji zwilżalności oraz parametrów petrofizycznych (zailenie Vcl, porowatość efektywna PHI, współczynnik nasycenia wodą Sw).

EN

The study aimed to evaluate the impact of the rock medium's wettability system on the thermal properties of the rock. The rock exhibits a specific thermal conductivity depending on the temperature conditions, mineral composition, porosity, and water saturation. However, it is not only the amount of water in the rock that affects its thermal conductivity. The water distribution in the rock, which is mostly determined by its wettability, is also essential. Water in the water-wet rocks covers the grains and creates a so-called water film on the minerals' surfaces. It also fills the tiny pores of the rock, creating streams and percolation paths for the migration of the heat-conducting and electrically conductive phases. In hydrophobic rocks, the water film on the surfaces of the minerals grains is discontinuous or non-existent as most of the rock surface is covered with oil, while water fills the central part of the pores of larger diameters. The results of the study confirmed the existence of a relationship between the rock wettability system and thermal conductivity based on the quantitative modeling that was carried out. The data from the literature were analyzed and tested by taking the hydrophilic and hydrophobic sand samples at various degrees of water saturation. The results of the experiment found in the literature leading to a change in the characteristics of the sand samples from initially hydrophilic into hydrophobic by coating sand grains with thermosensitive polymer led to an idea of proposing two equations presenting the dependence of thermal conductivity on the water saturation coefficient for water-wet and oil-wet rocks. In water-wet rocks, an exponential increase in thermal conductivity was observed with an increase in the water saturation coefficient. In contrast, in oil-wet rocks, the dependence of thermal conductivity λ on Sw was expressed using a logistic function. As part of model testing, a series of calculations were carried out for four hypothetical clastic rocks and four carbonate rocks. The analysis of the obtained results allowed to calculate thermal conductivity for real clastic rock medium represented by Paleozoic sandy claystone formation, with previously developed by the authors lithological interpretation and 1D models of reservoir properties. Among these parameters, a wettability curve was calculated and calibrated with the laboratory data. The wettability was used to distinguish interpreted intervals into the water- and oil-wet zones. Finally, as a result, the variability ranges of thermal conductivity of analyzed rocks were estimated as a function of wettability and petrophysical parameters (Vcl clay volume, PHI effective porosity, Sw water saturation).

3

Relative wettability measurement of porous diffuser and its impact on the generated bubble size

Al-Yaqoobi Atheer M.G., Zimmerman William B.

Chemical and Process Engineering

|

2022

|

Vol. 43, nr 1

45-–55

EN

Controlling the bubble size is a major concern in enhancing transport performance in gas-liquid systems. The role of wettability of diffuser surface on bubble size is the subject of the current work. The study inspects the contact angle of a set of liquids on HP ceramic diffusers using the Washburn method. The results demonstrate that organic liquids like toluene, methanol–water (1:1 v/v), ethanol– water (1:1 v/v) and decane have small contact angles of 12.9, 37.5, 24.4 and 22.5 respectively. Water has a lower wettability than the organic compounds where the contact angle was about 67.4. The effect of wettability of the bubble size is investigated by measuring the size of air bubble produced using the same diffuser material. The results of bubble size measurement demonstrates that with liquids of small contact angle, i.e. good wetting properties, small bubble sizes are produced in comparison with liquids with a higher contact angle. The study demonstrates the viability of Washburn method in characterization of wettability of porous diffuser, which was verified by measuring the bubble size produced. A high reduction in bubble size can be obtained by a carefully chosen diffuser material that provides better wettability.

4

Experimental Investigation of the Wettability of Protective Glove Materials: A Biomimetic Perspective

Irzmańska Emilia, Jastrzębska Aleksandra, Kaczmarek Łukasz, Adamus-Włodarczyk Agnieszka

Autex Research Journal

|

2022

|

Vol. 22, no. 4

427--437

EN

The objective of the present work was to evaluate the surface wettability of commercially available polymeric protective gloves, as well as to determine the effects of their surface topography in conjunction with the glove material on the hydrophobic properties of the final products, together with surface free energy (SFE) and work of adhesion. The geometric structures imparted to the surface led to different levels of hydrophobicity and SFE. Most of the studied materials were characterized by good wettability properties. It was shown that a textured surface topography affects wettability. The highest SFE was found for nitrile butadiene rubber materials. All materials except for nitrile butadiene rubber exhibited good hydrophobic properties and relatively low work of adhesion.

5

Wettability of the System of Cast Iron and Magnesia Ceramics with Graphite

Hosadyna-Kondracka Małgorzata, Nowak Rafał, Turalska Patrycja, Bruzda Grzegorz, Boroń Łukasz, Wawrylak Marek

Archives of Foundry Engineering

|

2022

|

Vol. 22, iss. 3

25--33

EN

In this paper examinations of high-temperature wetting tests of 3 systems of liquid alloy – cast iron in contact with ceramic materials: magnesia ceramics in combination with natural graphite were presented. After wettability testing, the microscopic observations of the morphology of the sample surface and the cross-section microstructure with the chemical composition in micro-areas were examined. One of the objective of this work was also to verify whether the graphite content would affect the wettability of the magnesia ceramics. The study of high-temperature wetting kinetics of the liquid alloy in contact with the ceramic material, by the "sessile drop" method with capillary purification (CP) procedure was conducted. Under the test conditions, at a temperature of 1450°C and time 15 minutes, all 3 experimental systems showed a non-wetting behaviour. The average contact angle for the system with cast iron drop on magnesia ceramics was 140°, on magnesia ceramics with 10 parts per weight of graphite was 137° and on magnesia ceramics with 30 parts per weight of graphite - 139°. Microscopic observations revealed that in the case of the sample consisting of the cast iron drop on the substrate with magnesia ceramics, the formation of fine separations was not observed, unlike the systems with the substrate with magnesia ceramics and the addition of natural graphite. Numerous, fine droplets accumulate on the graphite flakes and consist mainly of Si as well as Fe and O. On the other hand, the rough MgO grains have a gray, matt surface, without fine separations. The conducted observations indicate the mechanical nature of the bonding - liquid metal penetrates into the pores of the rough ceramics of the substrate. However, in the case of systems of cast iron drop with magnesia ceramics and addition of graphite, probably the adhesive connection and the physical attraction of elements derived from cast iron drop with the flake graphite appeared as well.

6

Wpływ działania plazmy niskotemperaturowej na zmiany zwilżalności wybranych polimerów

Hołysz Lucyna, Kamela (Rymuszka) Diana, Terpiłowski Konrad, Chibowski Emil

Wiadomości Chemiczne

|

2021

|

[Z] 75, 9-10

1270--1295

EN

The effects of air, oxygen and argon plasma treatment on wetting and energetic properties of polymers: polymethylmethacrylate (PMMA), polyetheretherketone (PEEK), polyoxymethylene (POM), polyamide (PA6G), polycarbonate (PC) and polypropylene (PP) were studied. The changes in surface properties of PMMA, PEEK, POM, PA6G polymers after the air plasma treatment, and PP and PC polymers after the Ar or O2 plasma treatment were determined via the measurement of advancing and receding contact angles of three liquids having different polarity, i.e. water, formamide and diiodomethane. Having the determined contact angles the surface free energy and its components of the polymers were calculated using three different theoretical approaches, namely: acid-base Lifsthitz-van der Waals (LWAB), contact angle hysteresis (CAH) and Owens and Wendt (O-W). The effects of plasma treatment were further determined by calculations of the adhesion work and work of spreading of water on modified polymer and compared to values calculated for the unmodified surfaces. Then for the PEEK and POM modified with the air plasma, their surface wettability was determined after 14 days from the exposure to the plasma. It was found that plasma treatment caused better wettability what reflected in a decreased contact angles measured on the modified polymer surfaces. The greatest changes appeared for polar liquids, i.e. water and formamide. It pointed to an increased the surface hydrophilicity after the plasma treatment. The changes correlated also with the increased polar interactions due to appearance polar groups on the surface. For the studied polymer surfaces, generally the dispersive interactions practically did not change, regardless the treatment time and plasma type. The total surface free energy values calculated for the polymers from three different approaches to interfacial interactions are similar. However, the energy values are apparent because they depend s upon the kind of liquid used for the contact angles measurement. Irrespectively of the plasma type, for all polymers an increase of the adhesion work of water in reference to the unmodified surfaces was observed. The most appropriate time to improve the adhesion between the polymer surface and liquid was found to be 25 or 60 s. However, the effects of plasma treatment are not permanent. With the storage time the contact angles have increased. This can be due to the structure reorganization within a few nm thick the surface layer.

7

Characteristic of polypropylene nanocomposite material reinforcement with hydroxyapatite for bone replacement

Obaid M. N., Sabr O. H., Hussein A. A.

Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering

|

2021

|

Vol. 104, nr 1

21--30

EN

Purpose: Human bone suffered some degeneration due to age and accidents; therefore, there are many interests in the prepared synthetic bone with properties nearer to natural bone. The present study prepared a nanocomposite of polypropylene reinforced with different weight fraction of Nano hydroxyapatite (HAp) to be used as a bone replacement with good biological properties that enhanced the growth of osteoplastic cells and enhance the prevention of clots and coagulates creation. Design/methodology/approach: Nanocomposite from polypropylene reinforced with different weight fraction of Hydroxyapatite (HAp) (1,2 and 3) % prepared by first dispersion Nano hydroxyapatite insolvent and then mixing with a pellet of polypropylene by the twin-screw extrusion process, the current research study the surface properties ( atomic force microscopy (AFM), contact angle test) Moreover, it studied the characteristics of prepared nanocomposite materials (Differential Scanning Calorimetry (DSC), Field Emission-Scanning Electron Microscopy (FE-SEM) and Fourier Transform Infrared (FTIR)). Findings: The AFM results show the surface roughness decreased with increasing content of HAp, which diminished the chance of creation clots and coagulates on it. The contact angle results referred to polypropylene behaviour transformed from hydrophobic to hydrophilic with addition HAp that permission to grow the osteoplastic cell on it, so the healing process is accelerated. Moreover, the FE-SEM images revealed uniform distribution and good bonding between polypropylene and Hydroxyapatite. The thermal properties were measured by the DSC test showed the melting temperature, and the enthalpy of melting (indicated to increase the crystalline structure per cent) are increased with increasing the percentage of Hydroxyapatite. Research limitations/implications: This research studied the characteristics of nanocomposite materials prepared by three steps (dispersion by ultrasonic device, manually mixed and melting and mixing by twin extruder) which can be used as a bone replacement. However, the main limitation was the uniform distribution of nano-hydroxyapatite within the matrix. In a further study, the cytotoxic test can be tested to study the effect of prepared nanocomposite on living cells’ growth. Practical implications: The interest object is how to connect among different properties to prepared bone replacement with good properties and biocompatibility that made able to stimulate the growth and healing process. Originality/value: The nano-hydroxyapatite is a biomaterial that has a composition similar to the natural mineral phase of the bone and does not have any negative effect, which enhanced the growth of osteoplastic cells and decreased the clots and coagulates creation; therefore, nano-hydroxyapatite is used to decrease the surface roughness which decreased the chance of coagulation creation and to enhance the hydrophilic properties.

8

Hydrophilization of Polyester Textiles by Nonthermal Plasma

Azeem Musaddaq, Javed Asif, Morikawa Hideaki, Noman Muhammad Tayyab, Khan Muhammad Qamar, Shahid Muhammad, Wiener Jakub

Autex Research Journal

|

2021

|

Vol. 21, no. 2

142--149

EN

Polyester is a popular class of material used in material engineering. With its 0.4% moisture regain, polyethylene terephthalate (PET) is classified as highly hydrophobic, which originates from its lack of polar groups on its backbone. This study used a parallel-plate nonthermal plasma dielectric barrier discharge system operating at medium pressure in dry air and nitrogen (N2) to alter the surface properties of PET fabrics to increase their hydrophilic capabilities. Water contact angle, atomic force microscopy (AFM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) were utilized to analyze any effect from the plasma treatment. The wettability analysis revealed a reduction in the contact angle of more than 80% within 5 min for both discharges. Scanning electron microscopy analysis showed no microscopic damage to the fiber structure, guaranteeing that the fabrics’ structural integrity was preserved after treatment. AFM analysis showed an increase in the nanometer roughness, which was considered beneficial because it increased the total surface area, further increasing the hydrophilic capacity. XPS analysis revealed a sharp increase in the presence of polar functional groups, indicating that the induced surface changes are mostly chemical in nature. Comparing that of untreated fabrics to treated fabrics, a Increase in water absorption capacity was observed for air-treated and N2-treated fabrics, when these fabrics were used immediately after plasma exposure.

9

Estimation of wettability from well log and laboratory measurements for clastic rocks

Lis-Śledziona Anita

Nafta-Gaz

|

2020

|

R. 76, nr 7

431--440

EN

This paper presents a unique method to calculate a wettability index based on well log data and laboratory measurements performed on cores. The subject of the research is middle Cambrian sandstone located in the offshore part of the Baltic Basin. Cambrian oil production horizons have a form of structural traps associated with faults. In the research, the measured wettability values using the Amott– Harvey test and available well log data were used. In the first stage, the dependence between different petrophysical parameters and measured wettability index values was analysed. The average pore sizes and capillary water content were calculated. It was noted that capillary water saturation and pore sizes that build the pore space have an impact on wettability. Analyses of 10 wells enabled the development of an equation to calculate the saturation exponent N. Then, the results of the N parameter were compared against the values from the Amott– Harvey test and a continuous curve of wettability on the Amott–Harvey scale was calculated. Other objectives of this study included assessments of the effect of wettability on formation resistivity, water saturation, and relative permeability to oil and water in the sandstone reservoir. The last part of the performed work included rock-typing and determination of the variability of wettability, water saturation, and relative permeability for each unit. Rock-typing was performed using Principal Component Analysis and the K-mean clustering method. As an input, calculated and core-calibrated permeability and porosity values were used. The reservoir was divided into three classes. The final stage of work indicated the dominant wettability system in the reservoir.

PL

Artykuł prezentuje nowatorską metodę obliczania zwilżalności przy wykorzystaniu danych geofizyki wiertniczej oraz pomiarów laboratoryjnych wykonanych na rdzeniach. Obszar badań to piaskowce kambru środkowego zlokalizowane w morskiej części basenu bałtyckiego. Akumulacje ropy w tym złożu zlokalizowane są w pułapkach strukturalnych i mają związek z występowaniem uskoków. W pracy jako dane wejściowe wykorzystano wyniki zwilżalności oznaczone laboratoryjnie na próbkach przy wykorzystaniu testu Amotta–Harvey'a oraz dostępne pomiary geofizyki wiertniczej. Celem pracy było także zbadanie wpływu zwilżalności na oporność skały, wartości współczynnika nasycenia wodą oraz zbadanie zależności pomiędzy zwilżalnością a rozmiarem porów budujących przestrzeń porową. Pierwszy etap pracy obejmował obliczenie zawartości wody kapilarnej średnich wielkości porów. Zauważono, że wyliczone parametry zależą od pomierzonej zwilżalności – to spostrzeżenie pozwoliło na zdefiniowanie wzoru do wyznaczania parametru zwilżalności N. Następnie uzyskaną ciągłą krzywą obrazującą zmiany zwilżalności wzdłuż całego analizowanego interwału zbiornikowego korelowano z wartościami z testu Amotta–Harvey'a, co pozwoliło na wyliczenie zwilżalności ośrodka w skali Amotta–Harvey'a (–1; –1). W kolejnym etapie analizowano wpływ zwilżalności na rzeczywistą oporność formacji, współczynnik nasycenia wodą oraz względną przepuszczalność dla wody i ropy. Ostatnia część wykonanych prac objęła podział piaskowców kambru środkowego na jednostki jednorodne hydraulicznie i określenie zmienności zwilżalności, współczynnika nasycenia wodą i względnej przepuszczalności w każdej z wydzielonych klas. Wydzielenie jednostek jednorodnych hydraulicznie zostało przeprowadzone na podstawie analizy składowych głównych oraz grupowania metodą k-średnich. Ostatnim etapem było określenie dominującego w złożu systemu zwilżalności.

10

Innowacyjne hydrofobowe cynkowe powłoki galwaniczne jako proekologiczna ochrona antykorozyjna

Chat Karolina, Rudnik Ewa

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2019

|

R. 64, nr 2

21--24

PL

Metale i ich stopy są podstawowymi materiałami inżynierskimi. Stosowane są one powszechnie jako konstrukcje, elementy różnorodnych urządzeń czy pokrycia dachowe. Jednak samorzutne, zazwyczaj stopniowe, niszczenie metali w wyniku elektrochemicznego lub chemicznego oddziaływania z otaczającym środowiskiem prowadzi do pogorszenia wyglądu zewnętrznego wyrobów i osłabienia konstrukcji metalowych, a w konsekwencji do awarii i katastrof. Szacuje się, że roczne straty korozyjne na świecie w przeliczeniu na jednego mieszkańca to 1000–1500 USD, co stanowi nawet 6–8% PKB, uwzględniając bezpośrednie i pośrednie skutki korozji. Procesy korozyjne stanowią bardzo poważny problem gospodarczy, w związku z tym istotne jest prawidłowe zabezpieczenie metali, np. poprzez nanoszenie metalowych powłok ochronnych. Metalem najczęściej stosowanym na powłoki jest cynk. Cynkowanie elektrolityczne umożliwia otrzymanie równomiernych warstw ochronnych o żądanej grubości i estetycznym wyglądzie zewnętrznym. Najnowsze badania wskazują, że poprzez nadanie odpowiedniej morfologii powierzchni w mikro- i nanoskali możliwe jest otrzymanie warstw cynkowych o właściwościach superhydrofobowych. Dzięki temu woda bardzo łatwo spływa z powierzchni materiału, a poprzez zmniejszenie kontaktu powłoka-elektrolit powstawanie ognisk korozyjnych jest ograniczone. W pracy przedstawiono elektrochemiczną metodę otrzymywania powłok cynkowych o właściwościach hydrofobowych. Poprzez odpowiedni dobór składu elektrolitu oraz warunków osadzania, uzyskano warstwy o różnorodnej morfologii powierzchni, co przekłada się na podwyższoną odporność korozyjną powłok.

EN

Metals and their alloys are fundamental engineering materials. They are commonly used as constructions, elements of various devices or roof coverings. However, spontaneous, usually gradual, destruction of metals due to electrochemical or chemical reactions with the surrounding environment leads to a deterioration of the appearance of products and weakening of the metal structures, thus to failures and catastrophes. It is estimated that the global annual corrosion losses reach 1000–1500 USD per habitant, what corresponds even to 6–8% of GDP, taking into account the direct and indirect effects of corrosion. Corrosion processes are very serious economic problems, therefore it is important to properly protect the metals, by application of metallic protective coatings as example. One of the most commonly used is zinc coating. Electrodeposition enables obtaining uniform protective layers of the desired thickness and aesthetic appearance. Recent studies indicate that special surface morphology in the micro- and nanoscale gives zinc layers with superhydrophobic properties. It results in very easy water flow from the surface of the material, and by reducing the contact between coating and electrolyte the formation of corrosive cells is limited. The paper presents the electrochemical method of obtaining zinc coatings with hydrophobic properties. Through appropriate selection of the electrolyte composition and deposition conditions, layers with various surface morphologies and thus with improved corrosion resistance of the coatings.

11

Wpływ rodzaju podłoża na wybrane właściwości cienkich warstw ITO

Strzyżewski Maciej, Wojcieszak Damian, Rogala Jacek, Pastuszek Roman

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2019

|

Vol. 60, nr 7

21--23

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań wpływu rodzaju podłoża na właściwości cienkich warstw ITO, takich jak chropowatość powierzchni, zwilżalność, rezystywność oraz współczynnik odbicia światła. Analizie poddano warstwy ITO o grubości 70 nm, naniesione metodą rozpylania magnetronowego na podłoża z krzemionki amorficznej (SiO₂), krzemu (Si), poliwęglanu (PC) oraz poli(tereftalanu etylenu) (PET). Badania wykazały istotny wpływ ukształtowania powierzchni podłoża na właściwości naniesionej cienkiej warstwy ITO. Uzyskana rezystywność warstw ITO wykazała różnice nawet o kilka rzędów wielkości dla zastosowanych różnych podłoży. Cienkie warstwy ITO wykazały właściwości hydrofilowe na każdym badanym podłożu, natomiast największą wartością kąta zwilżania charakteryzowała się warstwa ITO/SiO₂. Najmniejszą wartość współczynnika odbicia światła dla długości fali 550 nm wykazała warstwa tlenku indowo-cynowego na podłożu krzemowym i wynosiła ok. 3,2%.

EN

This paper presents the results of research on the influence of substrate type on the properties of ITO thin films, such as surface roughness, wettability, resistivity and light reflectance. ITO 70 nm thick coatings were deposited using magnetron sputtering to amorphous silica (SiO₂), silicon (Si), polycarbonate (PC) and polyethylene terephthalate (PET) substrates. The research showed a significant influence of the surface roughness of the substrate on the properties of the deposited ITO thin film. The obtained resistivity of ITO thin films varied even by several orders of magnitude for the various substrates used. Investigated materials showed a hydrophilic properties on each substrate, but the ITO/SiO₂ layer was characterized by the highest value of the contact angle. The lowest value of the reflectance at the wavelength of 550 nm showed the indium-tin oxide thin film deposited on the silicon substrate and was about 3.2%.

12

Biodegradable polymer coatings on Ti6Al7Nb alloy

Szewczenko Janusz, Kajzer Wojciech, Kajzer Anita, Basiaga Marcin, Kaczmarek Marcin, Antonowicz Magdalena, Nowińska Katarzyna, Jaworska Joanna, Jelonek Katarzyna, Kasperczyk Janusz

Acta of Bioengineering and Biomechanics

|

2019

|

Vol. 21, no. 4

83--92

EN

The aim of the study was to determine the influence of long term exposure to Ringer’s solution of biodegradable polymer coatings containing an active substance on the Ti6Al7Nb alloy substrate on the physical and chemical properties of the coatings and the degradation process of the metal substrate. The studies used poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate) P(L/TMC), poly(L-lactide-co-trimethylene carbonate-glycolide) P(L/TMC/G) and poly(D,L-lactide-glycolide) (PLGA) coatings applied to the anodically oxidized Ti6Al7Nb alloy by means of dipping method (1, 2 and 3 dips). The polymer coatings contained ciprofloxacin. Roughness and wettability tests were carried out on the substrate and polymer coatings, the pitting corrosion resistance of the substrate and samples with polymer coating was determined, the number of metallic ions released to the solution from the coated and uncoated samples was determined as well as the adhesion of polymer coatings. The research was supplemented by microscopic observations. The results of the research indicate different influence of exposure to Ringer’s solution on the physical and chemical properties of biodegradable polymer coatings containing ciprofloxacin and the course of the degradation process of the metal substrate.

13

Impact of Adhesion and Viscosity Forces on Friction Variations in Bio-Tribological Systems

Wierzcholski K., Miszczak A.

Tribologia

|

2018

|

nr 2

139--151

EN

The classical theory of lubrication holds that the lubricant dynamic viscosity increments cause the increments of hydrodynamic pressure, as well as friction forces and wear. In the case of high values of hydrodynamic pressure, it very often has a significant impact on the friction coefficient. New achievements in the field of micro-and nano-tribology provide for new hypotheses on the decrements and increments of the friction coefficient in the case of the lubricant viscosity increments. Experimental investigations have shown that, even in the case of decrements of the friction coefficient with the lubricant viscosity increments, such decrements are very often lower than simultaneous hydrodynamic pressure increments which results in the friction force increments with the lubricant viscosity increments. In biological friction nods, we can observe a varied impact of the biological lubricant viscosity on the friction force and friction coefficient values. The abovementioned impact is caused by the adhesion and cohesion forces occurring between the biological fluid particles flowing around the phospholipid bilayer on the superficial layer of the cartilage with varied wettability and hydrogen ion concentration. The wettability (We) and power hydrogen ion concentration (pH) have a significant impact on the physiological fluid or biological lubricant viscosity variations and, as a result, on the friction forces and friction coefficient. This paper describes the abovementioned impact and the process of friction forces and friction coefficients variations in biological friction nods.

PL

Z klasycznej teorii hydrodynamicznego smarowania wynika, że wzrost lepkości dynamicznej czynnika smarującego powoduje wzrost ciśnienia hydrodynamicznego, a także wzrost sił tarcia i zużycia. W przypadku dużych wartości ciśnienia widoczny jest jego wpływ na wartość współczynnika tarcia. Intensywny rozwój mikro-i nanotribologii przyczynił się do powstania wielu hipotez odnośnie do wzrostu i malenia współczynnika tarcia wraz ze wzrostem lepkości czynnika smarującego. Badania eksperymentalne dowiodły, że nawet w przypadku malenia współczynnika tarcia ze wzrostem lepkości oleju to spadki te są na ogół na tyle mniejsze od równoczesnych wzrostów ciśnienia, co w rezultacie doprowadza do wzrostu siły tarcia ze wzrostem lepkości. W biologicznych węzłach tarcia rozmaity wpływ lepkości cieczy biologicznej na zmiany wartości sił tarcia oraz współczynnika tarcia uwidacznia się jeszcze bardziej. Wpływ ten jest powodowany dużym udziałem sił adhezji i kohezji pomiędzy cząsteczkami cieczy biologicznej opływającymi macierz komórkową dwuwarstwych fosfolipidów zalegających na chrząstce stawowej o zmiennej zwilżalności We i zmiennym stężeniu jonów wodorowych (pH). Zarówno We, jak i pH mają duży wpływ na zmiany lepkości cieczy fizjologicznej w szczególności cieczy synowialnej, które z kolei zmieniają wartości sił tarcia i współczynnik tarcia. Niniejsza praca opisuje i ilustruje mechanizm przedstawionych zmian i wpływów dla biologicznych węzłów tarcia.

14

Superhydrofobowe powłoki metaliczne - nowe trendy w galwanotechnice

Chat K., Rudnik E.

Rudy i Metale Nieżelazne Recykling

|

2018

|

R. 63, nr 11

20--25

PL

Korozja elementów metalowych stanowi poważny problem gospodarczy, ponieważ straty przez nią spowodowane szacuje się w krajach rozwiniętych na 3-5% PKB. Stwarza to konieczność poszukiwania nowych powłok ochronnych. Jednym z rozwiązań są warstwy metaliczne wykazujące właściwości superhydrofobowe, dzięki którym zostaje zminimalizowana powierzchnia styku między podłożem a kroplami wody. W artykule dokonano przeglądu najnowszych osiągnięć w zakresie elektrolitycznego wytwarzania powłok metalicznych o wyjątkowo słabej zwilżalności. Opisano techniki stosowane do uzyskiwania specyficznej hierarchicznej mikrostruktury powłok oraz sposoby dodatkowej modyfikacji powierzchni..

EN

Corrosion of metallic structures results in a series of economic problems and losses estimated to 3-5% of GNP in developed countries. This causes necessity to develop new protective coatings. One of the possible solutions is electroplating of superhydrophobic layers characterizing minimized contact area between the metal surface and water droplets. The paper presents an overview of the latest achievements in the galvanic coatings having unusually low wettability. It describes techniques used for production of specific hierarchic surface roughness in micro- and nanoscale and means of additional surface modification.

15

High temperature wettability and reactivity between molten Mg in contact with Ni substrate

Kudyba A., Sobczak N., Turalska P., Bruzda G., Makaya A., Pambaguian L.

Prace Instytutu Odlewnictwa

|

2018

|

Vol. 58, no. 1

47--53

EN

The paper focuses on the experimental investigation of high temperature wetting behaviour of liquid pure Mg during a contact heating on Ni substrate by the sessile drop method. High temperature wettability test was performed by the classical sessile drop method at T = 700°C for t = 300 s, under flowing Ar 99.999% atmosphere, by using the equipment and testing procedures that have been developed by the Foundry Research Institute. In order to suppress effects of heating and cooling histories on wetting and spreading behaviours, Mg/Ni couple was introduced inside a metallic heater already preheated up to the test temperature, while after the wettability test, it was immediately removed to the cold part of the chamber. During the wettability test, images of the couple were recorded by high-resolution high-speed CCD camera. It was observed, that the wetting phenomenon (θ ≤ 90°) takes place immediately after melting of Mg sample. The Mg/Ni system shows a good wetting at T = 700°C after t = 300 s forming the final contact angle of 18°.

PL

Praca prezentuje wyniki badań wysokotemperaturowego oddziaływania ciekłego Mg w kontakcie z podłożem Ni podczas wspólnego nagrzewania badanej pary materiałów. Wysokotemperaturowe badania zwilżalności przeprowadzono klasyczna metodą kropli leżącej w temperaturze T = 700°C i czasie t = 300 s w gazie przepływowym Ar 99,999%. Do badań zastosowano aparaturę i procedury badawcze opracowane w Instytucie Odlewnictwa. W celu eliminacji wpływu historii nagrzewania i chłodzenia na zwilżalność i rozpływność, badany układ Mg/Ni wprowadzono do gorącej części komory badawczej nagrzanej do temperatury badań. Po badaniach zwilżalności badaną parę materiałów natychmiast wprowadzono do zimnej części komory badawczej. Podczas badań zwilżalności stosowano ciągłą rejestrację obrazu badanej pary materiałów za pomocą wysokorozdzielczej kamery cyfrowej CCD. Zaobserwowano, że zjawisko zwilżania (θ ≤ 90°) zachodzi natychmiast po stopieniu próbki czystego Mg. Układ Mg /Ni wykazuje bardzo dobrą zwilżalność w temperaturze T = 700° C po t = 300 s, a końcowa wartość kąta zwilżania wynosi 18°.

16

Powłoki ograniczające utlenianie powierzchni wlewków stalowych w trakcie studzenia i nagrzewania

Majchrowicz Izabela, Barański Józef, Witek Jerzy, Kania Harald

Prace Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych

|

2018

|

R. 11, nr 34

49--61

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań nad możliwością zmniejszenia ilości zgorzeliny powstającej na powierzchni wlewków ciągłych podczas dwóch cykli produkcyjnych stali, a mianowicie ciągłego odlewania i ogrzewania wsadu (wlewków COS) do procesu walcowania. Cel ten starano się osiągnąć poprzez zastosowanie powłoki ceramicznej. Cztery powłoki wykonane z dwóch zawiesin i dwóch zoli kwasu krzemowego nałożono na powierzchnię wlewka stalowego. Powłoki nakładano w temperaturze otoczenia lub na płytki ogrzane do 850°C, następnie powlekane płytki ogrzewano do 1250°C. Pierwsza metoda symulowała warunki procesu obróbki plastycznej, podczas gdy druga – warunki procesu ciągłego odlewania. Określono zwilżalność stali przez zawiesiny i zole kwasu krzemowego w temperaturze pokojowej oraz w 850 i 1250°C za pomocą mikroskopu wysokotemperaturowego. Badania wykazały, że najlepsze wyniki (najmniejszą grubość zgorzeliny) uzyskano w przypadku zastosowania zawiesiny otrzymanej na bazie sproszkowanego szkła kwarcowego oraz zoli kwasu krzemowego napylonych na zimny wlewek. W przypadku zawiesiny, napylenie jej w temperaturze pokojowej spowodowało, że była ona trwała i nie uległa odspojeniu, jak w przypadku zawiesiny napylonej w 850°C. Z kolei napylenie zoli na zimno, dało w wyniku zdecydowanie cieńszą warstwę zgorzeliny i powłoki.

EN

The paper presents results of investigations into the possibilities to reduce the amount of scale formed on the surface of continuous castings during two steel production cycles, namely continuous casting and heating of the batch (CC ingots) for the rolling process, using ceramic coatings. Four coatings made from two suspensions and two silicic acid sols were applied on the continuous castings surface. The coatings were applied onto the steel plates at ambient temperature, next the coated plates were heated to 1250°C or the coatings were applied onto the plates heated to 850°C. The first method simulated the conditions of the plastic processing process, while the second one – the conditions of the continuous casting process. The wettability of steel by precursors at room temperature as well as at 850°C and 1250°C was measured with a high-temperature microscope produced by Leitz. The investigations have shown that the best results are obtained for cold-spray coatings, in which case cold-spraying of sols resulted in a significantly thinner layer of scale and coating.

17

Wpływ zwilżalności powierzchni kompozytów polimerowo-drzewnych na tworzenie biofilmu w procesach oczyszczania ścieków

Kuszelnicka I., Rudawska A., Ginter-Kramarczyk D., Michałkiewicz M., Zajchowski S., Tomaszewska J.

Polimery

|

2018

|

T. 63, nr 9

619--625

PL

Materiały kompozytowe mogą być z powodzeniem stosowane jako wypełnienie/nośnik w technologii oczyszczania ścieków z zastosowaniem złoża zawieszonego MBBR (ang. moving bed biofilm reactor). Właściwościami decydującymi o możliwości ich wykorzystania w procesach oczyszczania ścieków są chropowatość i stopień zwilżalności powierzchni, mające bezpośredni wpływ na stopień absorpcji i agregacji na niej mikroorganizmów, co jest związane z właściwościami hydrofilowymi lub hydrofobowymi materiału. Zbadano podatność powierzchni kształtek wykonanych z kompozytów polimerowo-drzewnych (WPC) na tworzenie biofilmu w procesie oczyszczania ścieków. Stwierdzono bezpośredni wpływ składu WPC i czasu jego przebywania w bioreaktorze na wartość kąta zwilżania. Wielkość zmiany wartości kąta zwilżania charakteryzuje zdolność materiałów polimerowo-drzewnych do tworzenia się na nich biofilmu.

EN

Composite materials, due to their properties, can be used as filling/carrier in the technology of wastewater treatment using a moving bed biofilm reactor (MBBR). The surface roughness and wettability, which are related to the material hydrophobic or hydrophilic properties and directly influence the degree of absorption and aggregation of microorganisms, are crucial from the point of view of application in the wastewater treatment processes. In this work, the susceptibility of the surface of specimens made from the wood-polymer composites (WPC) to biofilm formation in the wastewater treatment process was investigated. The study showed that the composition of WPC and its residence time in the bioreactor have a direct influence on the contact angle. The change in contact angle value determines the ability of biofilm formation on wood-polymer materials.

18

Badanie właściwości fizykochemicznych dyspersji mikro- i nanopęcherzyków azotu w cieczach

Ulatowski K., Maciejewska A., Mróz A., Sobieszuk P.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2018

|

Nr 3

83--84

PL

W pracy przeprowadzono generację nanopęcherzyków azotu w wodzie dejonizowanej za pomocą układów z membranami cylindrycznymi oraz przygotowano roztwory etanolu w wodzie i wodzie z nanodyspersją pęcherzyków. Zbadano wpływ obecności nanodyspersji na lepkość, napięcie powierzchniowe oraz kąty zwilżania szkła. Zbadano wpływ obecności nanodyspersji na lepkość, napięcie powierzchniowe oraz kąty zwilżania szkła. Stwierdzono, że w badanym zakresie stężeń etanolu obecność nanopęcherzyków nie wpływa na lepkość roztworu, podnosi jego napięcie powierzchniowe dla niskich stężeń etanolu (poniżej 20% mas.) oraz zwiększa kąty zwilżania na szkle w badanym zakresie stężeń.

EN

In this work the generation of nanobubbles using the cylindric al-porous-membrane system was performed and mixtures of ethanol in pure water and water with nanobubbles were prepared. The influence of nanodispersion on viscosity, surface tension and contact angles on glass was investigated. The results show that in the investigated range of ethanol concentration a presence of nanobubbles has no influence on liquid viscosity, increases surface tension for low ethanol concentrations (below 20 mass %) and increases the contact angles on glass in the investigated range of concentrations.

19

Wpływ modyfikacji plazmowej na właściwości powierzchni elastycznych podłoży polimerowych przeznaczonych do zastosowania w transparentnej elektronice

Rogala J., Wojcieszak D., Obara K.

Elektronika : konstrukcje, technologie, zastosowania

|

2018

|

Vol. 59, nr 7

7--9

PL

W niniejszej pracy przedstawiono wyniki badań wpływu modyfikacji plazmowej na wybrane właściwości podłoży z poli(metakrylanu metylu) (PMMA), na które naniesiono cienką warstwę dwutlenku tytanu (TiO₂). Obróbkę plazmową dla różnych parametrów przeprowadzono w atmosferze argonu. Pomiary kąta zwilżania powierzchni podłoży z PMMA (dla wody) wykazały, że modyfikacja plazmowa ma wpływ na wzrost stopnia ich zwilżalności. Kąt zwilżania z początkowej wartości ok. 82° zmalał do ok. 52°. Wywołany efekt hydrofilowy nie miał bezpośredniego wpływu na zwilżalność cienkiej warstwy TiO₂, którą naniesiono później na podłoża z PMMA. Dodatkowo dla niepokrytych podłoży zbadano występowanie efektu starzenia. Potwierdzono, że wywołany efekt hydrofilowy zanikał z upływem czasu. Badania profilometrem wykazały, że chropowatość powierzchni PMMA zmieniała się w sposób nieliniowy wraz z czasem obróbki plazmowej.

EN

In this paper, effect of plasma treatment on chosen properties of poly(methyl methacrylate) (PMMA) surface was investigated. Plasma modification of PMMA substrates was performed in Ar atmosphere for different parameters. Measurements of wettability of PMMA surface demonstrated, that plasma modification enhanced its hydrophilic properties. Water contact angle decreased from 82° to 52°. Plasma-induced hydrophilic effect on PMMA surface has no direct effect on the wettability of TiO₂ thin layer, deposited after a plasma process. In addition, age effect of uncoated PMMA substrates was investigated. The research proved, that increased wettability of PMMA surface decreased in time after the treatment. At the same time, roughness of PMMA surface was changing in nonlinear way as a function of duration of plasma treatment.

20

Functionalization of technical textile tapes

Urbaniak-Domagała W., Kobierska E.

Archives of Materials Science and Engineering

|

2018

|

Vol. 89, nr 2

72--84

EN

Purpose: The aim of the study was to deposit a hydrophobic barrier coating on technical tapes in order to protect them from water and to test and assess the obtained products. Design/methodology/approach: The coatings were deposited on elastic, textile substrates using PACVD of hexamethyldisiloxane vapours with an RF commercial plasma system under reduced pressure. Findings: The coatings increased the hydrophobicity of the technical tapes, which was confirmed by high water contact angles and reduced water sorption by the tape. The polymerization of the monomer vapour plasma was achieved without carrier gas. With a relatively slow increase in the deposition, rough coatings were obtained on a submicroscopic level, as opposed to the commonly produced smooth ppHMDSO coatings. This rough character enhanced the hydrophobicity of the surface according to the Wetzel or Cassie models. The modification processes did not significantly affect the basic mechanical properties of the tapes, such as Young’s modulus and tensile strength. The ppHMDSO coatings are resistant to aging and mechanical wear and retain their hydrophobic barrier properties. Research limitations/implications: The quantitative assessment of the wettability of a substrate with a rough surface is difficult and often ambiguous. This element of physicochemical metrology is wide open for innovation. Practical implications: The use of this plasma technique to make textile barrier products shows several merits, such as an economically justifiable, pro-ecological and dry process. The hydrophobicity of the textile substrates can also be obtained using other monomers. Originality/value: The formation of local hierarchical structures on the top layer of the fabric surface enhance the hydrophobic effect.