Wyniki 11-20 spośród 21 dla zapytania: authorDesc:"Stanisława Jonas"

Synergiczne układy warstwowe: azotek krzemu - warstwa przejściowa na multikrystalicznym krzemie

Czytaj za darmo! »

Amorficzny azotek krzemu a-SiNx:H nale.y do najbardziej obiecuj.cych materia.ow warstwowych o szczegolnym znaczeniu dla fotowoltaiki. Stosowany w postaci warstwy na krzemowych ogniwach s.onecznych pe.ni rol. pasywnej pow.oki antyrefleksyjnej, ktora jednocze.nie zabezpiecza powierzchni. ogniwa przed korozj. oraz przed dyfuzj. obcych atomow i jonow (np. tlenu). Takie warstwy stanowi. .rod.o wodoru pasywuj.cego defekty pod.o.a (przede wszystkim defekty powierzchniowe na granicach mi.dzyziarnowych polikrystalicznego krzemu). Na efekt wzrostu synergizmu w.a.ciwo.ci w uk.adzie warstwa-pod.o.e znacz.cy wp.yw maj.: adhezja warstwy do pod.o.a i rozk.ad napr..e. w.asnych. Osi.gni.cie zamierzonego efektu jest uwarunkowane rownie. parametrami samej warstwy, takimi jak: grubo.., budowa atomowa i g.sto.. warstwy, a tak.e wzgl.dna zawarto.. pierwiastkow Si, N i H. W literaturze przedmiotu mo.na znale.. informacje na temat roli sk.adu chemicznego i budowy warstw a-SiNx:H, jako czynnikow decyduj.cych o ich w.a.ciwo.ciach u.ytkowych i mo.liwych zastosowaniach [1€11]. Na przyk.ad: .. wraz ze wzrostem zawarto.ci krzemu w warstwie spada jej opor elektryczny, .. napr..enia w warstwie mog. by. modyfikowane przez dobor wzgl.dnej zawarto.ci azotu, .. zawarto.. wodoru jest wi.ksza w warstwach osadzanych w wy.szej temperaturze, .. optyczna transmisja warstwy spada ze wzrostem zawarto.ci Si. Warto.. przerwy energetycznej maleje od 5,1 eV dla warstwy o sk.adzie bliskim stechiometrycznemu [N]/[Si] . 1,3 do 2,05 eV dla warstw bogatych w krzem. Wobec tych zale.no.ci istotne znaczenie ma fakt, .e sk.ad chemiczny warstwy (zawarto.. Si, N i H) i jej budowa zale.. od warunkow, w ktorych zosta.a ona otrzymana, to jest od metody formowania warstwy i parametrow procesu. U.ytkowe w.a.ciwo.ci azotku krzemu pozostaj. w .cis.ej relacji do aspektow technologicznych. Jedno z najwa.niejszych miejsc w.rod metod otrzymywania warstw a-SiNx:H zajmuj. technolo[...]

Wpływ parametrów procesu tlenoazotowania na właściwości użytkowe stopu Ti-6Al-4V

Czytaj za darmo! »

Stopy tytanu jak i tytan techniczny są atrakcyjnymi materiałami do zastosowań w różnych obszarach medycyny. Jest to możliwe ze względu na unikatowe właściwości fizyczne i chemiczne, takie jak wysoka wytrzymałość, mała gęstość, dobra odporność korozyjna i dobra biozgodność w środowisku ludzkich komórek i tkanek [1÷3]. Zastosowanie tytanu i jego stopów umożliwia zwiększenie komfortu operacji chirurgicznych (aparatura medyczna) oraz leczenia urazów (na przykład endoprotezy i sztuczne kończyny, implanty, płyty stabilizacyjne) [4÷9]. Z drugiej strony materiały te mają stosunkowo niskie właściwości tribologiczne, dużą wartość współczynnika tarcia i małą odporność na ścieranie. W badaniach prowadzonych nad modyfikacją powierzchni tytanu i jego stopów, mających na celu poprawę właściwości tribologicznych, stosowane są różne technologie i różnego rodzaju warstwy. W ostatnich latach widoczne jest rosnące zainteresowanie warstwami Ti(N) Ti(C) i Ti(C, N) [9÷11]. W wyniku tlenoazotowania jarzeniowego uzyskuje się warstwy zawierające Ti(O, N) + Ti2N + α-Ti(N) [12]. Grubość warstwy tlenoazotku tytanu po godzinnej obróbce wynosi około 2 μm. Chropowatość tlenoazotowanych powierzchni zarówno tytanu, jak i stopu zależy od warunków prowadzenia procesu, a głównie od temperatury. Należy podkreślić, że zarówno skład chemiczny, mikrostruktura, jak i topografia powierzchni mają istotny wpływ na właściwości biofizyczne implantów [13, 14]. Wyniki przedstawione w wymienionych pracach potwierdzają duże możliwości wykorzystania procesu tlenoazotowania jarzeniowego do wytwarzania biomateriałów tytanowych. Świadczy o tym również fakt, że warstwy wytworzone w procesie tlenoazotowania charakteryzują się dużą odpornością na zużycie przez tarcie i korozję [14]. Warstwy są biozgodne i stanowią barierę hamującą przechodzenie tytanu i składników stopowych do otaczającego je środowiska biologicznego. Materiały i metody bada ń Próbki stopu tytanu Ti-6Al-[...]

Modyfikacja powierzchni podłoża tytanowego warstwami węgloazotku krzemu

Czytaj za darmo! »

Materiały do zastosowań medycznych muszą spełniać bardzo wysokie wymagania dotyczące ich właściwości biologicznych, chemicznych i tribologicznych. Niestety, pomimo dynamicznego rozwoju nauki ciągle nie istnieją takie, które w pełni będą mogły zastępować żywe tkanki w organizmie. Mimo wielu zalet tytanu, takich jak: odporność korozyjna, dobre właściwości mechaniczne, mała gęstość czy mała przewodność elektryczna, jest wiele zjawisk limitujących czas jego stosowania [1, 2]. Do najważniejszych należą reakcje alergiczne oraz zjawisko metalozy skutkujące przejściem szkodliwych pierwiastków do organizmu ludzkiego [1÷3]. Ze względu na duże znaczenie tytanu jako implantu, o czym świadczy spektrum zastosowań (od ortopedii, chirurgii przez laryngologię po stomatologię i weterynarię), ciągle poszukuje się rozwiązań, które pozwoliłyby wydłużyć czas jego bezpiecznego stosowania [4, 5]. Z tego punktu widzenia jednym z perspektywicznych rozwiązań jest zastosowanie metody chemicznego osadzania z fazy gazowej ze wspomaganiem plazmowym PACVD (Plasma Assisted Chemicl Vapor Depistion) do otrzymania na podłożu tytanowym Ti Grade 2 warstw o ściśle zdefiniowanym składzie i określonej strukturze [6]. Wiadomo, że wiele spośród użytkowych właściwości materiałów, w tym odporność korozyjna i zużyciowa, współczynnik tarcia i biozgodność, zależą od stanu powierzchni. Dlatego postuluje się, że połączenie składu chemicznego azotku i węglika krzemu oraz zastosowanie metody PACVD będzie skutkowało otrzymaniem warstw pozwalających na eliminację podstawowych wad biomateriałów tytanowych. W aspekcie zastosowań w medycynie amorficzne bądź nanokrystaliczne warstwy zawierające węgiel, azot, krzem i wodór wydają się najbardziej odpowiednie. Zgodnie z danymi literaturowymi połączenie właściwości kruchego SiC z bardziej elastycznym Si3N4 prowadzi do otrzymania materiału o dużej odporności chemicznej i biologicznej, stabilności termicznej, dużej twardości i wytrzymałoś[...]

Wpływ plazmochemicznej modyfikacji powierzchni stopów Al-Zn-Mg na ich budowę i wybrane właściwości użytkowe

Czytaj za darmo! »

Aluminium i jego stopy stanowią grupę materiałów inżynierskich które są alternatywą dla innych metali i stali konstrukcyjnych stosowanych w wielu gałęziach przemysłu. Wynika to głównie z małej gęstości tych materiałów, dużego stosunku wytrzymałości do masy oraz podatności na obróbkę mechaniczną [1, 2]. Właściwości stopów aluminium mogą być kształtowane w pewnym zakresie na drodze modyfikacji ich składu chemicznego (zatem i fazowego) przez dodatki innych pierwiastków, na przykład Cu, Si, Zn i Mg. Problem dla niektórych zastosowań tej grupy materiałów stanowią niewystarczające właściwości użytkowe, w tym wytrzymałość mechaniczna, słaba odporność na korozję i zużycie tribologiczne [3÷5]. Jednym z perspektywicznych materiałów do zastosowań w przemyśle motoryzacyjnym i lotniczym jest stop Al-Zn-Mg (7075). Poza metodami mechanicznymi (np. shot peening) do metod stosowanych w celu poprawy wspomnianych właściwości można zaliczyć metody obróbki cieplno-chemicznej. Wciąż prowadzone badania są dowodem na to, że obróbka powierzchni tych materiałów (np. na drodze otrzymania warstw DLC, procesów azotowania, depozycji powłok zawierających Ti i N, warstw WC/C) może przyczynić się do poprawy ich właściwości użytkowych [3÷8]. Na szczególną uwagę zasługują metody plazmochemicznego otrzymywania powłok z fazy gazowej (PA CVD) [8], fizycznego otrzymywania powłok z fazy gazowej (PVD) [3] lub kombinacje kilku technik [7÷9]. Praca dotyczy badań plazmochemicznej modyfikacji stopów aluminium serii 7075 metodą RF CVD (Radio Frequency Chemical Vapour Deposition). Zastosowana obróbka miała na celu wytworzenie na powierzchni stopów odpornej na zużycie powłoki o dobrej adhezji do podłoża. Otrzymane powłoki scharakteryzowano pod względem ich budowy strukturalnej oraz wybranych właściwości mechanicznych i tribologicznych. Zastosowano zespół typowych technik badawczych dla inżynierii powierzchni, wśród których można wyróżnić skaningową mikroskopię elektronową[...]

Kinetyka wzrostu warstw w procesie RFCVD


  W projektowaniu technologii cienkich warstw i powłok, w tym również technologii chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD - Chemical Vapour Deposition) istotne jest poznanie kinetyki i mechanizmu procesu. Znajomość ta umożliwia optymalizację warunków technologicznych formowania, czyli uzyskanie warstw o ściśle określonej grubości i strukturze. Szybkość wzrostu warstw zależy od parametrów procesu osadzania. Wpływa na nią również geometria reaktora. Badania szybkości wzrostu warstw w warunkach CVD prowadzi się zwykle eksperymentalnie. Teoretyczne jej oszacowanie jest bardzo trudne ze względu na złożoność równań opisujących zjawiska transportu masy i energii oraz procesy chemiczne, na które składają się reakcje homoi heterogeniczne na powierzchni ciała stałego [1]. Na podstawie danych eksperymentalnych i poszukiwaniu odpowiednich korelacji pomiędzy parametrami procesu CVD a szybkością wzrostu warstw w pracach [2, 3] podano ogólne zależności na szybkość wzrostu warstw w zależności od temperatury, ciśnienia, szybkości przepływu oraz mocy generatora plazmy (dla CVD wspomaganej plazmowo - PACVD). Zaskakujące jest natomiast to, że w literaturze brak jest danych dotyczących kinetyki wzrostu, czyli wpływu czasu osadzania na grubość warstw. W projektowaniu reakcji chemicznych CVD zakłada się zwykle liniowy wzrost grubości z upływem czasu. Jedynie w pracy [4] autorzy na podstawie pomiaru grubości warstw w funkcji czasu nie potwierdzają liniowej kinetyki wzrostu w przypadku osadzania warstw węgloazotku krzemu na podłożu ze szkła kwarcowego. Szybkość wzrostu warstwy przyjmuje największą wartość na początku procesu, a potem monotonicznie maleje do zera. Taki przebieg autorzy przypisują zmniejszaniu się ilości centrów aktywnych na powierzchni wraz z upływem czasu osadzania. Nie tłumaczą oni jednak, jakie miejsca na powierzchni stanowią centra aktywne, na których w pierwszym etapie produkty pośrednie powstające w wyniku reakcji homogenicznyc[...]

Infiltracja porowatych materiałów metodą CVI

Czytaj za darmo! »

Chemiczna infiltracja z fazy gazowej (Chemical Vapour Infiltration - CVI) jest skuteczną metodą modyfikacji mikrostruktury porowatych materiałów. Metoda ta pozwala na wypełnienie porów otwartych wysokoogniotrwałymi związkami, takimi jak węgliki, azotki, borki i tlenki. W pracy zastosowano tę metodę do modyfikacji węglikiem krzemu przemysłowych wyrobów węglowo-grafitowych i korundowych materia[...]

Otrzymywanie, budowa i właściwości warstw węglowych na stopie Ti6Al4V

Czytaj za darmo! »

Warstwy na bazie węgla od dawna skupiają na sobie zainteresowanie ze względu na bardzo interesujące właściwości wynikające bezpośrednio z ich budowy i obecności w strukturze węgla zarówno w hybrydyzacji sp2, jak i sp3. Wiązania typu sp3 gwarantują obojętność chemiczną oraz dużą twardość, natomiast sp2 zapewniają mały współczynnik tarcia i dobrą przewodność elektryczną. Stosunek liczby wiązań sp2/sp3, determinujący właściwości modyfikowanego materiału, można kształtować przez odpowiedni dobór parametrów procesu, jak i przez wprowadzanie innych pierwiastków. Obecnie uwodornione warstwy węglowe, zwane diamentopodobnymi (DLC), znalazły zastosowanie w bardzo wielu dziedzinach przemysłu, miedzy innymi w elektronice, przemyśle maszynowym, motoryzacyjnym, jak również w inżynierii biomedycznej [1÷4]. Jednak ich słaba adhezja do podłoża wynikająca z obecności naprężeń wewnętrznych znacznie ogranicza spektrum zastosowań. Wprawdzie wprowadzenie pewnej ilości azotu do warstw a-C:H redukuje występujące naprężenia, ale równocześnie osłabia odporność chemiczną. Ponadto obecność azotu w mieszaninie reakcyjnej hamuje szybkość ich wzrostu [5]. Dlatego ciągle poszukuje się innych, lepszych rozwiązań. W aspekcie zastosowań w medycynie amorficzne bądź nanokrystaliczne warstwy zawierające węgiel, azot, krzemu i wodór wydają się najbardziej odpowiednie. Łączą one w sobie korzystne właściwości węglika krzemu SiC i azotku krzemu Si3N4, a tym samym wykazują dużą odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze, duży moduł sprężystości, mały współczynnik tarcia oraz szeroką przerwę energetyczną (2,8÷3,8 eV) [6, 7]. Jednak ze względu na to, że węgloazotek krzemu jest związkiem nietrwałym termodynamicznie musi być otrzymywany na drodze niekonwencjonalnych syntez. Jedną z takich metod jest chemiczne osadzanie z fazy gazowej wspomagane plazmą PACVD [7, 8]. Dotychczas problem warstw węgloazotku krzemu nanoszonych metodą PACVD na tytanowe podłoże nie był podj[...]

Modyfikacja powierzchni polimerów przez osadzanie warstw węglowych i ceramicznych

Czytaj za darmo! »

Polimery stanowią rodzinę materiałów charakteryzujących się małym ciężarem, elastycznością i łatwością taniego formowania. Obecne są praktycznie we wszystkich gałęziach techniki m.in. w medycynie, elektronice, przemyśle maszynowym, motoryzacyjnym oraz jako materiały konstrukcyjne [1]. W wielu przypadkach jednak ich zastosowanie jest ograniczone ze względu na małą odporność na ścieranie czy zarysowanie. Właściwości powierzchni tych materiałów można poprawić przez osadzanie warstw o odpowiednim składzie chemicznym. Jedną ze skutecznych metod takiej modyfikacji jest plazmochemiczne osadzanie z fazy gazowej (PACVD - Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition). Metoda ta pozwala na otrzymanie warstw w niskiej temperaturze (co jest ważne w przypadku polimerów), o dobrej przyczepności do podłoża dzięki tworzeniu się wiązań chemicznych na granicy rozdziału faz [2, 3]. Z drugiej strony w procesie tym w warunkach in situ można formować hybrydowe układy wieloskładnikowe oraz gradientowe przez precyzyjne dozowanie gazowych prekursorów do układu reakcyjnego. Doświadczenia wskazują, że modyfikacja powierzchni polimerów warstwami węglowymi (a-C:H) daje dobre rezultaty w wielu zastosowaniach ze względu na ich odporność na korozję, mały współczynnik tarcia i odporność na zużycie [3÷6]. Jednakże po długim czasie użytkowania tracą te właściwości wskutek występowania dużych naprężeń wewnętrznych, co prowadzi do ich degradacji [7÷9]. Dotowanie azotem (warstwy a-C:N:H) częściowo je niweluje, lecz z kolei proces ten prowadzi do rozluźnienia struktury, a tym samym do obniżenia odporności na korozję i właściwości mechanicznych [8÷10]. Na szczelność warstw pozytywnie wpływa obecność krzemu w strukturze (warstwy a-C:H:Si), który równocześnie redukuje naprężenia, poprawia stabilność termiczną i chemiczną [5, 11, 12]. Doniesienia te wykorzystano w projektowaniu i otrzymaniu nowatorskich hybrydowych układów warstwowych a-C:N:H/a-SiCxNy(H) na polimerach, w [...]

Fizykochemiczne właściwości stopu Ti6Al4V modyfikowanego metodami PACVD

Czytaj za darmo! »

Szczególne miejsce wśród obszernej grupy biomateriałów metalicznych zajmuje tytan i jego stopy ze względu na jego liczne zalety. Charakteryzuje się on m.in. dobrą odpornością na korozję szczelinową i naprężeniową, wysoką skłonnością do samopasywacji, małą gęstością, małym modułem Younga oraz dużą wytrzymałością zmęczeniową [1÷4]. Wraz z rozwojem tych materiałów stop Ti6Al4V, pierwotnie stosowany przemyśle lotniczym, zaczęto aplikować do celów medycznych. To zastosowanie jest jednak limitowane przez małą odporność na ścieranie, jak również zjawisko metalozy składników stopu (tytanu, glinu oraz wanadu) niekorzystnie oddziałujących na organizm żywy [3]. Najbardziej obiecującym sposobem poprawy tych właściwości wydaje się modyfikacja powierzchni przez osadzanie powłok o ściśle określonym składzie chemicznym [1, 2]. W zamierzeniu powłoki te powinny stanowić barierę uniemożliwiającą przenikanie szkodliwych pierwiastków do organizmu oraz podwyższenie odporności materiału na zużycie ścierne. W pracy zamieszczono wyniki badań dotyczące plazmochemicznej modyfikacji powierzchni stopu Ti6Al4V powłokami węglowymi (a-C:H), węglowymi dotowanymi azotem (a-C:N:H) oraz równocześnie azotem i krzemem (SiCxNyH). otrzymywanie Zakres badań obejmował otrzymanie na podłożu stopu tytanowego Ti6Al4V ELI powłok węglowych (a-C:H), węglowych domieszkowanych azotem (a-C:N:H) oraz węgloazotku krzemu - SiCx:Ny(H). Do badań strukturalnych FTIR warstwy te osadzono również na podłożach krzemowych (001) Si. Pokrycia a-C:H i a-C:N:H otrzymano w reaktorze RFCVD (13,56 MHz, 400 W), w któym reakcja jest aktywowana plazmą radiofalową, natomiast warstwa węgloazotku krzemu w reaktorze MWCVD (2,45 GHz, 2 kW) z wyładowaniem o częstości mikrofal. Podłoża każdorazowo przed procesem przemywano acetonem w celu usunięcia powierzchniowych zanieczyszczeń. Właściwe osadzanie warstw poprzedzał proces trawienia jonowego w plazmie argonowej w celu usunięcia ewentualnych tlenków [...]

« Poprzednia strona  Strona 2  Następna strona »