INŻYNIERIA MATERIAŁOWA 1/2022

 

 

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

Streszczenie
Stopy magnezu ze srebrem i ich interakcje z wodorem Doktorantka Magda Pęska z Wydziału Nowych Technologii i Chemii Wojskowej Akademii Technicznej wytworzyła nietypowe materiały funkcjonalne. Chodzi o stopy magnezu ze srebrem, które naukowczyni otrzymała w wyniku mechanicznej syntezy i przebadała pod kątem interakcji z wodorem. Materiały na bazie magnezu w sposób odwracalny pochłaniają wodór, pozwalając w ten sposób na jego niskociśnieniowe i bezpieczne magazynowanie. W perspektywie gospodarki przyszłości opartej na odnawialnych źródłach energii, wodór może stać się głównym jej nośnikiem, a znajomość mechanizmów oddziaływania wodoru z różnymi materiałami konstrukcyjnymi i funkcjonalnymi będzie mieć kluczowe znaczenie przy wdrażaniu technologii przyszłości.
  

KONFERENCJA
Konferencja online Click-Watch-Talk 3.0 dla branży materiałów kompozytowych

Streszczenie
W dniach 18–19 listopada 2021 r. już po raz trzeci odbyła się konferencja online dla branży materiałów kompozytowych w Polsce, zorganizowana przez Targi w Krakowie, Polski Klaster Technologii Kompozytowych i Politechnikę Warszawską pod patronatem Komitetu Inżynierii Materiałowej i Metalurgii PAN oraz Polskiego Towarzystwa Materiałów Kompozytowych. Konferencja obejmowała cztery bloki: biokompozyty do zastosowań w technice, kompozyty w budownictwie, metody badań i certyfikacji kompozytów oraz infuzja jako metoda wytwarzania kompozytów wielkogabarytowych. Opiekunem bloku „Biokompozyty do zastosowań w technice” był prof. dr hab. inż. Andrzej Błędzki z Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego w Szczecinie, członek Sekcji Materiałów Niemetalowych w Komitecie Inżynierii Materiałowej i Metalurgii PAN, a także członek Rady Polskiego Klastra Technologii Kompozytowych, który wygłosił wykład wprowadzający nt. biokompozytów z surowców odnawialnych. Przedstawił w nim krótką historię biokompozytów, w szczególności ich zastosowanie w motoryzacji, omówił surowce wykorzystywane obecnie do ich wytwarzania, np. biokompozyty WPC (wood-polymer composites), procesy produkcji biokompozytów (prasowanie, wytłaczanie) oraz perspektywy ich rozwoju.
  

Mateusz Okrzesik, Artur Piątek, Anna Drabczyk
Preparation, application and modification of magnetic nanoparticles
Otrzymywanie, zastosowanie oraz modyfikacje nanocząstek magnetycznych

DOI  10.15199/28.2022.1.1

Streszczenie
Przedstawiono informacje na temat wytwarzania, modyfikacji oraz zastosowania nanocząstek magnetycznych (MnPS). Nanocząstki (nP) ze względu na duży stosunek objętości do powierzchni oraz małe wymiary wykazują odmienne właściwości w porównaniu z innymi materiałami o rozmiarach większych, np. mikrometrycznych. W pracy przedstawiono kilka metod wytwarzania MnPS, takich jak metoda współstrącania, metoda odwróconych miceli, metoda wykorzystująca ekstrakt z wodorostu Kappaphycus alvarezii czy metoda wykorzystująca bakterie magnetotaktyczne do produkcji nanocząstek magnetycznych. W rozdziale opisującym metody modyfikacji tychże struktur zawarto informacje na temat pokrywania nanocząstek kwasem oleinowym oraz o metodzie Langmuira i Blodgetta umożliwiającej formowanie filmów i nanocząstek na podłożach fazy stałej. Nanocząstki magnetyczne znajdują szerokie zastosowanie w nauce, ale szczególną rolę odgrywają w medycynie, gdzie dzięki unikalnym właściwościom magnetycznym możliwe jest ich wykorzystanie do kontrastowania w obrazowaniu za pomocą rezonansu magnetycznego, leczenia hipertermią magnetyczną, naprawy tkanek czy dostarczania leków w sposób kontrolowany do określonego miejsca w organizmie.
Abstract
The presented publication provides information on the fabrication, modification and application of magnetic nanoparticles. Nanoparticles, due to their large volume to surface area ratio and small size, exhibit different properties compared to other materials with larger sizes such as micrometers. In our work, we have presented several methods to produce magnetic nanoparticles (MnPS) such as co-precipitation method, inverted micelle method, method using Kappaphycus alvarezii seaweed extract or method using magnetotactic bacteria to produce magnetic nanoparticles. In the chapter describing methods for modifying these structures, we include information on coating nanoparticles with oleic acid and on the Langmuir-Blodgett method for forming films and nanoparticles on solid phase substrates. Magnetic nanoparticles are widely used in science, however, they play a special role in medicine, where due to their unique magnetic properties it is possible to use them for contrast in magnetic resonance imaging, magnetic hyperthermia treatment, tissue repair or drug delivery in a controlled manner to a specific location in the body.

  

Mateusz Myśliwiec, Magdalena Głąb
Application of hydrogel materials in 21st century medicine
Zastosowanie materiałów hydrożelowych w medycynie XXI wieku

DOI  10.15199/28.2022.1.2

Streszczenie
Dwudziesty pierwszy wiek jest bardzo perspektywiczny, jeśli chodzi o szeroko pojęty rozwój nauki, technologii oraz przemysłu. Pozwoliło to na wzmocnienie już istniejących technologii, jak również utworzenie i zastosowanie nowych innowacji, jakimi są materiały polimerowe w medycynie. W artykule krótko przedstawiono zastosowanie w medycynie materiałów polimerowych, szczególnie hydrożeli. Praca jest przeglądem literatury traktującym o wykorzystaniu hydrożeli, ich możliwości oraz sposobach ich wdrożenia w szeroki dział medycyny, tj. ortopedii, chirurgii, okulistyki, oraz mających zastosowanie jako nośnik leków czy opatrunków. Omówiono wprowadzone już technologie, procesy syntezy oraz dalsze perspektywy rozwoju danych zastosowań.
 
Abstract
Twenty first century is very promising in terms of broad scientific, technological and industrial development. This has allowed the strengthening of already existing technologies as well as the creation and application of new innovations, such as polymeric materials in medicine. The paper will briefly present the application of the previously mentioned polymeric materials, especially in the form of hydrogel in the present century, in medicine. Also, the paper will be a review of the literature treating the use of hydrogels, their possibilities and ways of implementation in a wide field of medicine: orthopaedics, surgery, ophthalmology, as carriers of drugs or dressings. The already introduced technologies or processes and what are the further perspectives of the development of given applications are discussed.
 
 

Marek Hryniewicz, Kinga Borek, Kamila Mazur, Anita Konieczna, Jan Motyka, Mateusz Rutkowski, Tomasz Rutkowski, Mariusz Nazaruk, Błażej Koperski, Wiktor Koperski, Mariusz Ludwiniak
The use of hemp shiv as a replacement for the aggregate mixture in concrete mix for the production of precast concrete elements
Wykorzystanie paździerza konopnego jako zamiennika mieszanki kruszywowej w mieszance betonowej do produkcji prefabrykatów betonowych

DOI  10.15199/28.2022.1.3

Streszczenie
W celu zmniejszania emisji gazów szklarniowych prowadzone są różne działania mające na celu ograniczenie tego zjawiska, m.in. prace nad nowymi materiałami. W artykule zostały opisane próby laboratoryjne polegające na przygotowaniu różnych mieszanek betonowych z dodatkiem paździerza konopnego, które zostały uformowane do postaci kostek, a następnie wysezonowane i przetestowane pod względem wytrzymałości. Na ich postawie została zweryfikowana wytrzymałość próbek betonowych w zależności od ilości dodanego paździerza konopnego. Największą wytrzymałość miały próbki zawierające paździerz w ilości 20–40%. Ogólna ocena prób wskazuje, że paździerz konopny może stanowić dobry i ekologiczny zamiennik surowcowy w prefabrykatach betonowych.
 
Abstract
Various measures are being introduced to reduce greenhouse gas emissions. Among others, reducing emissions by working on new materials. The paper describes laboratory tests involving the preparation of various concrete mixtures with the addition of hemp shive, which were formed into cubes and then seasoned and tested for strength. On this basis, the strength of concrete samples was verified depending on the amount of hemp shive added. The samples containing 20–40% hemp shive had the highest strength. The overall evaluation of the samples indicates that hemp shive may be a good and ecological raw material substitute in precast concrete products.
 

CO PISZĄ INNI
Przegląd krajowych i zagranicznych czasopism naukowych i naukowo-technicznych

Streszczenie
Performance comparison of CdTe:Na, CdTe:As, and CdTe:P single crystals for solar cell applications S. Kim, D. Kim, J. Hong, A. Elmughrabi, A. Melis, J.-Y. Yeom, Ch. Park, S. Cho Materials 2022, 15, nr 4, 1408, https://doi.org/10.3390/ma15041408 The authors compared thermal stability, open-circuit voltage, short-circuit current, and fill factor values of single-crystal cadmium telluride (CdTe) grown using the vertical Bridgman (VB) technique and doped with group V elements (phosphorus and arsenic), and group I element (sodium), followed by an annealing process. The sodium-doped CdTe maintained a hole density of 1016 cm-3 or higher; after annealing for a long time, this decreased to 1015 cm-3 or less. The arsenic-doped CdTe maintained a hole density of approximately 1016 cm-3 even after the annealing process; however, its bulk minority carrier lifetime decreased by approximately 10%. The phosphorus-doped CdTe maintained its properties after the annealing process, ultimately achieving a hole density of ~1016 cm-3 and a minority carrier lifetime of ~40 ns. The characteristics of a single-crystal solar cell were evaluated using a solar cell device that contained single-crystal CdTe with various dopants. The sodium-doped sample exhibited poor interfacial properties, and its performance decreased rapidly during annealing.
 
 

ZGŁOSZENIA PATENTOWE
Wybrane zgłoszenia patentowe z dziedziny inżynierii materiałowej wg Biuletynu Urzędu Patentowego nr 38–39 z 2021 r. oraz 1–5 z 2022 r

Streszczenie
Zgł. nr 434312 CENTRUM PROJEKTOWO-BADAWCZO-PRODUKCYJNE INŻYNIERII MEDYCZNEJ I STOMATOLOGICZNEJ ASKLEPIOS SPÓŁKA Z OGRANICZONĄ ODPOWIEDZIALNOŚCIĄ, Gliwice Dobrzański L., Dobrzański L., Dobrzańska J., Achtelik-Franczak A. Wysokorozwinięty powierzchniowo implant stomatologiczny Przedmiotem zgłoszenia jest wysokorozwinięty powierzchniowo implant stomatologiczny jednoczęściowy o wysoce rozwiniętej powierzchni kontaktu z kością, wytworzony z materiałów metalowych, polimerowych, ceramicznych i kompozytowych, w tym tytanu, kobaltu i magnezu, oraz ich stopów, opracowany na podstawie danych z użyciem metod obrazowania medycznego, w tym komputerowej tomografii wiązki stożkowej CBCT (cone-beam computed tomography) oraz komputerowo wspomaganych metod wytwarzania przyrostowego, do uzupełniania ubytków zębowych, charakteryzujący się tym, że ma monowarstwową, wielowarstwową lub gradientową mikrostrukturę powierzchniową o grubości 0–3 mm, korzystnie nie więcej niż 10 μm bez warstw biologicznych, składa się z połączonych ze sobą nierozłącznie i w sposób niemożliwy do zdemontowa-nia części śródkostnej (1), śróddziąsłowej (2) zawierającej krążek bakteriostatyczny z kołnierzem przylegającym do części śródkostnej (1) do zapobiegania fizycznemu przeniknięciu bakterii do strefy śródkostnej (1) w szczelinie powierzchnią części śróddziąsłowej i śluzówką ze stopniem protetycznym przebiegającym na długości do 2 mm poniżej linii dziąsła i części naddziąsłowej zwanej łącznikiem (3), w osi której znajduje się otwór z gwintem wewnętrznym i/lub żeński wewnętrzny stożek typu Morse’a do łączenia z koroną lub mostem protetycznym, umieszczony pod kątem λ 0–90°, ko- rzystnie 0–60°, względem osi części śródkostnej