INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 2-3/2021

 


Rozmowa z prof. dr. hab. inż. Januszem Sikorą z Katedry Technologii i Przetwórstwa Tworzyw Polimerowych Wydziału Mechanicznego Politechniki Lubelskiej

Streszczenie
  
 

KOMENTARZ
Nanomateriały węglowe. Różne formy, wiele możliwości

Streszczenie
Nieustanny postęp nauki i techniki sprawia, że wciąż poszukuje się materiałów o coraz lepszych właściwościach, spełniających rosnące wymagania współczesnych projektów. Rozwój nanotechnologii pod koniec XX w. dał nadzieję na pokonanie wielu dotychczasowych barier w projektowaniu i konstruowaniu nowoczesnych wyrobów. Szczególne miejsce w tym obszarze zajmują nanomateriały węglowe, do których należą m.in. fulereny, grafen i nanorurki węglowe. Są one atrakcyjnymi materiałami do opracowywania innowacyjnych urządzeń w postaci kompozytów, czujników i nanourządzeń elektronicznych. Odkrycie nanostruktur węglowych w latach 90. XX w. wpłynęło na rozwój wielu dziedzin, m.in. fizyki, elektroniki, optyki, mechaniki, biologii oraz medycyny
  


Naprawa i wzmocnienie podłogi przemysłowej

Streszczenie
Podłogi przemysłowe poddawane są różnego rodzaju obciążeniom, a ich wytrzymałość na te obciążenia jest ściśle związana z ich rodzajami. Mogą być one czysto mechaniczne, fizyko-chemiczne lub chemiczne. Mechaniczne oddziaływanie na podłogę może mieć charakter skupiony lub powierzchniowy pochodzący od ciężkich maszyn (które mogą także znacząco obciążać podłoże dynamicznie), składowanych towarów i przemieszczających się obiektów, pojazdów czy ruchu pieszych. Każda podłoga przemysłowa składa się z odrębnie zaprojektowanych, lecz ściśle ze sobą współpracujących warstw: gruntu, podbudowy, warstwy poślizgowej i płyty betonowej z odpowiednio dobraną warstwą eksploatacyjną (WW – warstwa wierzchnia). Każda z warstw spełnia konkretne zadanie, a także wywiera wpływ na pozostałe warstwy, np. płyta nośna musi przenosić duże obciążenia stałe i dynamiczne. Jeśli jednak rozpatrujemy wytrzymałość podłogi na agresję chemiczną, to kluczowe znaczenie ma warstwa wierzchnia, potocznie zwana posadzką. Opracowanie ma na celu przedstawienie kilku sposobów wykonania trwałych, szczelnych powierzchni podłóg przemysłowych. Jednym ze szczególnych rodzajów obciążeń płyty betonowej są naprężenia własne betonu. Powstają one na skurczu, jaki występuje podczas utwardzania betonu (hydratacji). Skurcz ten jest traktowany jako odkształcenie betonu powstające pod wpływem naprężeń wewnętrznych i narastające w czasie bez udziału obciążeń zewnętrznych oraz bez zmiany temperatury.

  

Paweł Rutecki, Wacław Muzykiewicz, Leszek Sulewski
Study of the influence of chemical elements and production technology parameters on aluminium sheets properties designed for bottle closures drawing process
Analiza wpływu pierwiastków stopowych oraz parametrów technologii produkcji na własności blachy do tłoczenia zakrętek aluminiowych

DOI  10.15199/28.2021.2-3.1

Streszczenie
 
Abstract
 
 

Magdalena Głąb, Dagmara Słota
Bioinks for organ and tissue 3D printing
Biologiczne tusze do drukowania 3D narządów i tkanek

DOI  10.15199/28.2021.2-3.2

Streszczenie
Biodrukowanie 3D jest technologią wykazującą duży potencjał w medycynie regeneracyjnej. Technologia umożliwia wytworzenie trójwymiarowych funkcjonalnych tkanek i sztucznych narządów w oparciu o odpowiednie tusze biologiczne. Przegląd dostarcza informacji o biotuszach stosowanych w technologii biodruku 3D. W najnowszych doniesieniach literaturowych uwzględniano podział biotuszy ze względu na ich zastosowanie w wytwarzaniu konkretnych tkanek i narządów. Główną uwagę zwrócono na biotusze przeznaczone do regeneracji tkanki chrzęstnej, kostnej oraz nerwowej. Ponadto zaprezentowano także najnowsze badania prowadzone w kierunku opracowania biotuszy stosowanych w odbudowie skóry, naczyń krwionośnych, a także wątroby. Słowa kluczowe: inżynieria tkankowa, biodrukowanie
 
Abstract
3D bioprinting is a technology which shows great potential in regenerative medicine. The technology enables the fabrication of 3D functional tissue and artificial organs based on suitable biological inks. This review provides information about the bioinks used in 3D bioprinting technology. Recent literature reports have considered the division of bioinks based on their application in the fabrication of specific tissues and organs. The main attention has been paid to bioinks designed for regeneration of cartilage, bone and nerve tissue. Moreover, the newest research on bioinks for skin, blood vessels and liver regeneration have been presented.
 

Wiktoria Mazur, Karolina E. Mazur, Stanisław Kuciel
Development and mechanical characterization of polylactide green composites reinforced with natural fibers
Charakterystyka mechaniczna biopochodnych kompozytów polimerowych na osnowie polilaktydu wzmocnionych naturalnymi włóknami

DOI  10.15199/28.2021.2-3.3

Streszczenie
 
Abstract
An attempt was made to modify compostable polymer composites based on polylactide (PLA). Composites based on PLA with the addition of coconut fibers, wood fibers, flax fibers and corn particles were produced, and their weight friction was 15%. The composites prepared by means of injection molding were subjected to mechanical characteristics (tensile, bending and impact strength). Due to the intended use (elements of small orthoses) of the produced materials, composites were subjected to hydrolytic degradation in physiological saline solution at 38°C. The test results showed that the addition of natural fillers will positively affect the stiffness of the produced composites, with a slight decrease in tensile strength. The highest values were obtained for composites with the addition of wood fibers, where the improvement of Young’s modulus was approx. 50%, while the decrease in tensile strength was only 8% compare to unmodified PLA. Additionally, a decrease in mechanical properties was observed after 42 days of incubation in water. The lowest decrease in the properties obtained during the flexural tests was characteristic of unmodified PLA, while the highest decrease was observed in composites with bamboo fiber. The research objective constructed in this way confirms the validity of the using biobased fillers. The produced composites not only have high mechanical properties, but are also an excellent alternative to petrochemical polymer composites, the recycling of which is burdensome for the human natural environment.
 
 

CO PISZĄ INNI?

Streszczenie
3D printing of cellulose nanocrystal-loaded hydrogels through rapid fixation by photopolymerization D. Kam, A. Braner, A. Abouzglo, L. Larush, A. Chiappone, O. Shoseyov, S. Magdassi Langmuir 2021, 19 May 2021, https://doi.org/10.1021/acs.langmuir. 1c00553 New ink compositions for direct ink writing (DIW) printing of hydrogels, combining superior rheological properties of cellulose nanocrystals (CNCs) and a water-compatible photoinitiator, are presented. Rapid fixation was achieved by photopolymerization induced immediately after the printing of each layer by 365 nm light for 5 s, which overcame the common height limitation in DIW printing of hydrogels, and enabled the fabrication of objects with a high aspect ratio.
 

WYBRANE ZGŁOSZENIA PATENTOWE z dziedziny inżynierii materiałowej wg BIULETYNU URZĘDU PATENTOWEGO nr 7–9 z 2021 r.

Streszczenie
Zgł. nr 431275 UNIWERSYTET MIKOŁAJA KOPERNIKA W TORUNIU, Toruń Ilnicka A., Kamedulski P., Łukaszewicz J.P., Zieliński W. Sposób wytwarzania amorficznych nanorurek węglowych Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania amorficznych nanorurek węglowych, który polega na zmieszaniu alkoholu furfurylowego i chlorku żelaza(III) w stosunku wagowym w zakresie 2:1–5:1, a następnie podgrzaniu uzyskanej mieszaniny do temp. 100–300°C na podłożu metalowym, korzystnie aluminiowym w atmosferze powietrza, korzystnie pod obniżonym ciśnieniem w zakresie 10–900 hPa i utrzymywaniu parametrów temperatury i ciśnienia przez okres 1–3 h. Zgł. nr 431239 IZOCERAMICS SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Celestynów Pawlikowska E. Sposób wytwarzania elementów trudnościeralnych do zastosowań transportu pneumatycznego i hydraulicznego materiałów agresywnych w przemyśle energetycznym, hutniczym i chemicznym.
 

 

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 1/2021

 

Paulina L. GRZELAK
Problemy unieszkodliwiania paneli fotowoltaicznych

Streszczenie
Pogarszający się stan środowiska naturalnego oraz efekt cieplarniany prowokują do radykalnych zmian w przemyśle energetycznym. W związku z tym powstaje coraz więcej nowych technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii. Jednak nie każda nowa technologia jest zrównoważona pod względem środowiskowym, biorąc pod uwagę pełen cykl życia produktu. Czy do takich właśnie technologii należy zaliczyć procesy wytwarzania, użytkowania i utylizacji paneli fotowoltaicznych?
  
 

MADE IN POLAND
Przegląd badań naukowych i innowacji polskich naukowców w kraju i na świecie

Streszczenie
Pogarszający się stan środowiska naturalnego oraz efekt cieplarniany prowokują do radykalnych zmian w przemyśle energetycznym. W związku z tym powstaje coraz więcej nowych technologii wykorzystujących odnawialne źródła energii. Jednak nie każda nowa technologia jest zrównoważona pod względem środowiskowym, biorąc pod uwagę pełen cykl życia produktu. Czy do takich właśnie technologii należy zaliczyć procesy wytwarzania, użytkowania i utylizacji paneli fotowoltaicznych?
  

Grzegorz Gasiak, Henryk Achtelik, Mateusz Konieczny
Analytical approach to determining the state of stress in a two-layer perforated plate loaded perpendicular to its surface
Analityczne podejście do wyznaczania stanu naprężenia w dwuwarstwowej płycie perforowanej obciążonej prostopadle do jej powierzchni

DOI  10.15199/28.2021.1.1

Streszczenie
W artykule zaproponowano matematyczne podejście do problemu wyznaczania stanu naprężenia w dwuwarstwowych kołowych płytach perforowanych, obciążonych symetrycznie względem osi przechodzącej przez środek płyty, prostopadłej do jej środkowej powierzchni. Przedstawiony w pracy algorytm matematyczny umożliwia inżynierom oszacowanie stanu naprężenia w dwuwarstwowej płycie perforowanej za pomocą związków analitycznych. Przedstawione zależności matematyczne można również wykorzystać do oceny stanu naprężenia w płytach o większej liczbie warstw i poddanych innym sposobom obciążenia
Abstract
The paper proposes a mathematical approach to the problem of determining the state of stress in two-layer circular perforated plates, loaded symmetrically with respect to the axis passing through the center of the plate, perpendicular to its central surface. The mathematical algorithm presented in the work enables engineers to estimate the state of stress in a two-layer perforated plate using analytical compounds. The presented mathematical relationships can also be used to assess the state of stress in plates consisting of a larger number of layers and subjected to other loading methods

  

Wacław Romaniuk, Marek Rynkiewicz
Effect of time from harvest to agglomeration process of straw or hay on the density and hardness of briquettes
Wpływ długości czasu od zbioru do procesu aglomerowania słomy lub siana na gęstość i twardość brykietu

DOI  10.15199/28.2021.1.2

Streszczenie
 
Abstract
The study presents the results of the density and hardness of the briquettes produced from barley straw, wheat and rapeseed straw and hay. To the agglomeration were used 6- and 18-month-old raw materials after harvest from the fields, stored in stacks in the field. The study showed that the briquettes produced from 6-month-old material characterized by a greater density as compared to the 18-month-old material. For the hay briquette difference was 130.28 kg·m–3, whereas difference was 58.14 kg·m–3 in the case of rape straw briquettes. Similar results were found for the hardness. All samples of briquette used for testing had longitudinal cracks, however transversal cracks were observed only on the briquettes produced from barley straw and hay.
 
 

Adrian K. Antosik, Nataniel A. Antosik
Preparation of double-sided self-adhesive tape Si-PSA
Przygotowanie dwustronnej taśmy samoprzylepnej Si-PSA

DOI  10.15199/28.2021.1.3

Streszczenie
W pracy przedstawiono technologię otrzymywania dwustronnie klejących taśm samoprzylepnych na bazie klejów silikonowych. W celu otrzymania taśm samoprzylepnych wykorzystano komercyjne żywice silikonowe modyfikowane dodatkiem związków sieciujących oraz potwierdzenia zachowania przez nowe taśmy właściwości samoprzylepnych taśm porównywalnych do taśm jednostronnych. Celem pracy było stworzenie nowej technologii otrzymywania taśm samoprzylepnych. W dostępnej literaturze oprócz prac własnych autorów nie odnotowano wzmianek na temat otrzymywania takich taśm. Dwustronne taśmy samoprzylepne na bazie klejów silikonowych obecnie nie są dostępne na globalnym rynku
 
Abstract
 

Prof. dr hab. inż. Jan Chłopek (1952–2020)

Streszczenie
14 listopada 2020 r. w wieku 68 lat zmarł prof. dr hab. inż. Jan Chłopek, kierownik Katedry Biomateriałów i Kompozytów, były dziekan Wydziału Inżynierii Materiałowej i Ceramiki AGH w Krakowie, prezes Polskiego Stowarzyszenia Biomateriałów, wieloletni członek Rady Programowej „Inżynierii Materiałowej” (2006–2019), mistrz wielu pokoleń studentów i kadry naukowej. – Jego nagła śmierć pogrążyła nas wszystkich w głębokim smutku. Pozostanie w naszej pamięci jako wspaniały Człowiek i Współpracownik, który z pasją realizował pomysły naukowe.
 
 

Przegląd krajowych i zagranicznych czasopism naukowych i naukowo-technicznych

Streszczenie
Badania odporności na zużycie ścierne kompozytowych powłok (stop kobalt-WC) wytworzonych metodą LENS J. Klimek, J. Dworecka-Wójcik, T. Durejko, D. Zasada Inżyniera Powierzchni 2020, 25, nr 1–2, 38–47 Powłoki metaliczne umacniane fazą wzmacniającą należą do szeroko stosowanych materiałów odpornych na zużycie. W pracy podjęto próbę wytworzenia powłok kompozytowych w układzie osnowa metaliczna (stop kobaltu)–faza wzmacniająca (węglik wolframu), stosując w tym celu technikę laser engineered net shaping (LENS). Otrzymane powłoki poddano ocenie jakości metalurgicznej (poprzez obserwacje mikroskopowe), badaniom mikrotwardości w strefie przejściowej powłoka-podłoże oraz badaniom odporności na zużycie ścierne w warunkach tarcia suchego. W tym celu wykorzystano dwie różne techniki badawcze: metodę kula–tarcza oraz badania odporności w luźnym ścierniwie. W przypadku każdej z metod zastosowano tę samą siłę docisku oraz liczbę obrotów tarczy/rolki. Przeprowadzone badania wykazały, że ubytek masy powłok poddanych badaniom odporności na zużycie w luźnym ścierniwie był znacznie większy w odniesieniu do metody kula–tarcza. 
 

Wybrane zgłoszenia patentowe z dziedziny inżynierii materiałowej wg Biuletynu Urzędu Patentowego nr 14–19 z 2020 r

Streszczenie
Zgł. nr 428301 POLITECHNIKA ŁÓDZKA, Łódź Tyczkowski J., Makowski M., Kapica R. Sposób wytwarzania trwałej, hydrofobowej powłoki na powierzchni płytek ceramicznych metoda techniki plazmowej Sposób wytwarzania trwałej, hydrofobowej powłoki na powierzchni płytek ceramicznych metodą techniki plazmowej polega na przygotowaniu powierzchni płytek przy użyciu nierównowagowej, niskociśnieniowej plazmy generowanej w wyładowaniu jarzeniowym o częstotliwości akustycznej w zakresie 20–40 kHz lub radiowej 13,56 MHz, w niepolimeryzującym gazie roboczym, w warunkach stacjonarnych lub przy przepływie gazu roboczego. Na tak przygotowaną powierzchnię płytek nanosi się warstwę hydrofobową w postaci amorficznej, uwodornionej warstwy krzemowęglowej, za pomocą plazmy generowanej w wyładowaniu jarzeniowym o częstotliwości akustycznej w zakresie 20–40 kHz lub radiowej 13,56 MHz w obecności par lotnego związku krzemoorganicznego jako prekursora tej warstwy i ewentualnie gazu nośnego, w warunkach stacjonarnych przy ciśnieniu cząstkowym prekursora 0,5–150 Pa i ciśnieniu cząstkowym gazu nośnego do 100 Pa, lub przy przepływie par prekursora z prędkością 0,1–10 cm3/min i gazu nośnego z prędkością do 100 cm3/min.