Microsoft Word Ksi\271\277ka abstrakt\363w doc



Yüklə 20,03 Mb.
Pdf görüntüsü
səhifə99/173
tarix17.11.2018
ölçüsü20,03 Mb.
#80416
1   ...   95   96   97   98   99   100   101   102   ...   173

 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
 
207
T1: P–74 
Bioactive layers based on phosphorus modified black glasses 
 
Magdalena Gawęda
1
, Piotr Jeleń
1
, Elżbieta Długoń
1
, Maciej Sitarz
1
 
 

Department of Silicate Chemistry and Macromolecular Compounds, Faculty of Materials Science 
and Ceramics, AGH University of Science and Technology, 30 Mickiewicza Av., 30-059 Krakow, 
Poland, e-mail: mgaweda@agh.edu.pl 
 
 
Black glasses are amorphous materials based on silicon oxycarbide. They might be obtained 
by  ceramization  of  the  proper  polymeric  precursors.  The  most  effective  path  to  obtain  black 
glasses in the form of thin layers is to deposit precursors on a metallic substrate in the form of 
the  ladder  like  silsesquioxanes  (substrates  require  proper  pretreatment,  such  like  degreasing, 
removing  of  the  passivation  layer,  but  not  require  special  roughness  of  the  surface).  Such 
compounds might be obtained by the sol-gel method. It was reported before, this route is highly 
effective and leads to the formation of homogenous, hermetic, continuous layers of black glasses 
[e.g.  1,  2].  Obtained  layers  have  good  adhesion,  thermal  and  chemical  stability  in  aggressive 
environments. They are resistant to the corrosion and durable. It is possible to elevate properties 
of black glasses by doping with various ions [e.g. 3]. Modifications with aluminium or nitrogen 
ions cause improvement of mechanical properties. Doping with boron ions prevents tendency of 
the  material  to  crystallization.  Another  ion,  which  may  have  a  positive  impact  on  the  silicon 
oxycarbide based materials is phosphorus. Black glasses without any modifications are already 
bioactive,  but  this  property  might  be  developed  by  doping  with  phosphorus  -  the  natural 
compound of the human bones. 
 
This  work  is  focusing  on  the  formation  of  phosphorus  doped  black  glasses  layers  of 
enhanced bioactivity. The aim was to discover the route of the substitution of phosphorus ions 
into the ladder-like silsesquioxanes and ceramized black glass. Two different organophosphorus 
precursors were proposed (triethyl phosphate and triethyl phosphite) and two different paths of 
the  synthesis  examined.  Both  bulk  materials  and  layers  were  examined  using  numerous  of 
spectroscopic  and  microscopic  methods:  middle  infrared  spectroscopy  (MIR),  Raman 
spectroscopy, energy dispersive spectroscopy (EDS) and scanning electron microscopy (SEM). 
Bioactivity  of the  obtained layers  was  examined  using the  so-called  Kokubo test  [4]. Samples 
were  kept  in  the  stimulated  body  fluid  (SBF)  for  the  specified  time.  Results  of  the  analyses 
enable  both  development  of  the  optimum  synthesis  and  evaluation  of  the  black  glasses  as  the 
possible material for medicine. 
 
Keywords: silicon oxycarbide; biomaterial; bioactivity; ceramic coatings; sol-gel 
 
Acknowledgments 
This  work  was  supported  by  the  NCN  project  “Functional  layers  of  black  glasses  based  on  ladder-like 
silsesquioxanes 2014/15/B/ST8/02827”. 
 
References 
[1]  M. Sitarz, W. Jastrzębski, P. Jeleń, E. Długoń, M. Gawęda, Spectroch. Acta A 132 (2014) 884. 
[2]  P. Jeleń, M. Bik, M. Nocuń, M. Gawęda, E. Długoń, M. Sitarz, J. Mol. Struct. 1126 (2016) 172. 
[3]  A.M.  Wootton,  M.  Rappensberger,  M.H.  Lewis,  S.  Kitchin,  A.P.  Howes,  R.  Dupree,  J.  Non-Cryst. 
Solids 204 (1996) 217. 
[4]  T. Kokubo, H. Takadama, Biomaterials 27 (2006) 2907. 
 
 
 
 


 
 
 
 
 
 
 
XIV
h
 International Conference on Molecular Spectroscopy, Białka Tatrzańska 2017
 
208
T1: P–75 
Spectroscopic studies of hybrid nano-SiO
2
 and SiOC coatings 
 
Piotr Jeleń
1
, Elżbieta Długoń
1
, Magdalena Gawęda
1
, Maciej Sitarz
1
 
 

Faculty of Materials Science and Ceramics, AGH University of Science and Technology, 30 
Mickiewicza Av., 30-059 Krakow, Poland, e-mail: pjelen@agh.edu.pl 
 
 
Silicon  oxycarbide  based  coatings  are  well-known  from  their  stability,  good  mechanical 
properties and corrosion resistance. It is due to their unique structure, which may be compared 
with  the  structure  of  amorphous  silica  in  which  carbon  ions  exist  as  the  anionic  substitution 
replacing  oxygen  ions.  This  leads  to  the  densification  of  the  glass  matrix  and  causes 
improvement  of  the  properties  of  the  material.  In  this  work,  SiOC  coatings  (also  called  black 
glasses) are obtained with the use of polymeric precursors – ladder like silsesquioxanes [1, 2]. 
These  compounds  are  synthesised  via  the  sol-gel  method.  They  were  chosen  because  of  the 
presence  of  silicon-carbon  bond  in  their  structure  and  effortless  deposition  on  any  surface. 
During the study on the layer formed directly on the surface of the austenitic steel, diffusion of 
the ions from the alloy into the coating during the ceramization process was reported. To prevent 
this  phenomenon,  the  formation  of  the  transition  layer  of  nano-SiO
2
  was  proposed  [3].  This 
inner  layer  was  deposited  on  the  steel  substrate  with  the  use  of  electrophoretic  deposition 
process (EPD) and subsequently went under high temperature treatment [4]. In the second step, 
the outer layer of silsesquioxanes was deposited via dip-coating method and caramized. It was 
desired to prevent especially iron ions from the diffusion to the layer of SiOC. This path enabled 
the formation of the hybrid nano-SiO
2
 / SiOC coating. 
 
Detailed  structural  and  microstructural  analysis  enabled  to  describe  processes  occurring  in 
the  obtained  material.  Infrared  and  Raman  spectroscopy  analysis  combined  with  X-ray 
diffractometry allowed a detailed study on the nature of the connections between steel and nano-
SiO
2
  and  between  nano-SiO
2
  and  SiOC.  Moreover,  alterations  of  the  glass  structure  were 
analysed.  Scanning  electron  microscopy  permitted  description  of  the  hybrid  coating 
morphology.  
 
Keywords: nano-SiO
2
; silicon oxycarbide; spectroscopy; hybrid layer; EPD; sol-gel 
 
Acknowledgments 
This  work  was  supported  by  the  NCN  project  “Functional  layers  of  black  glasses  based  on  ladder-like 
silsesquioxanes 2014/15/B/ST8/02827”. 
 
References 
[1]  M. Sitarz, W. Jastrzębski, P. Jeleń, E. Długoń, M. Gawęda, Spectrochim. Acta  A 132 (2014) 884. 
[2]  P. Jeleń, M. Bik, M. Nocuń, M. Gawęda, E. Długoń, M. Sitarz, J. Mol. Struct. 1126 (2016) 172. 
[3]  Sh. Ammar,  K.  Ramesh, B. Vengadaesvaran, S. Ramesh,  A.K.  Arof, Electrochim.  Acta 220 (2016) 
417. 
[4]  M.F. De Riccardis, Ceramic Coatings – Applications in Engineering, 2012. 
 
 
 
 
 
 
 


Yüklə 20,03 Mb.

Dostları ilə paylaş:
1   ...   95   96   97   98   99   100   101   102   ...   173




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©genderi.org 2024
rəhbərliyinə müraciət

    Ana səhifə