泡沫


泡沫的机械测试

有缺乏可靠的和精确的机械表征技术用于再生医学应用中使用的多孔陶瓷。高度多孔陶瓷的压缩机械特性是有问题的,由于应力集中和局部骨折的敏感性。在我们的研究中,我们专注于高度多孔钛酸钡泡沫的机械性能,证明是有前途的生物医学应用的材料。我们提出了这样的高度多孔脆性材料的抗压性能表征新的测量方法。更具体地,以获得压碎或折叠应力和这些结构的有效压缩模量。高模量的环氧树脂被施加其证实在表面的凹凸,也为泡沫体样品的均匀加载提供了足够的刚性。通过具有更可靠的测量技术,我们侧重于显微组织对这些机械性能的影响。我们证明钛酸钡泡沫的显微组织由烧制过程中控制晶粒的生长速率控制。我们利用两步烧结的修改版本以小得多的颗粒,通过常规烧结不能达到实现泡沫。

foams

泡沫的常规和改性的压缩测试的示意性


催化

整体式催化剂变得新颖反应器概念越来越有吸引力的,因为对于由这在很大程度上是在工业催化过程中使用的颗粒或颗粒的填充床的固定床反应器的替代品。它们具有各种优点,如低的压降,高安全性,易于催化剂分离和固定几何避免信道和死区的形成的危险。而在主导的整体催化剂的设计领域中的过去的蜂窝结构体,陶瓷泡沫是同时一个有趣的选择。由于丰富的制备技术,在具有高机械强度组合不同的孔隙率是可以实现的。

甲烷依托表面和气相反应之间的平衡的氧化偶合,这样的概念之前已声称有相对于可获得的Ç有益效果2 产量。为了验证在泡沫催化剂的情况下的性能优越,二氧化铈和氧化钐泡沫体通过直接的发泡工艺制造。在这两种情况下,通过三维磁共振成像,HG-孔隙率,和扫描电子显微镜所揭示得到机械稳定的,均匀的开孔泡沫。作为引入的发泡方法的过程中产生了双峰孔尺寸分布的特征,确保低压一方面和另一方面足够大的表面积下降。甲烷的氧化偶合用的氧化钐泡沫进行。这是可能的,得到C2 产量该的确比用氧化钐粉末获得的那些更高,而相比之下,蜂窝体单块。

照片(A,B)和二氧化铈(左)和氧化钐(右)的泡沫的扫描电子显微照片(C-F)。在两种情况下,泡沫的韧带是多孔的。二氧化铈的泡沫表现出比氧化钐样品更大的孔。

catalysis

骨组织工程

骨组织工程是在医药和工程领域越来越多的研究领域。在自体移植和的形式,天然骨替代目前正在使用的患者为了保持天然骨骼在人体内。由于一些嫁接方法的局限性,不存在与具有类似性质的骨生物材料替代骨的兴趣。虽然生物相容性是实现成功的生物材料的一个重要特性,以及潜在的骨支架的理想几何形状需要被获得。该组中,正在被使用的直接发泡聚氨酯的方法以合成的骨支架,可以在骨组织工程研究中使用。初步生物相容性研究已经进行了钛酸钡和氧化铈的泡沫进行。收集的数据进行比较,以市售使用的生物材料,生物玻璃45S5。结果表明,钛酸钡和氧化铈泡沫的炎症反应和毒性结果比生物玻璃泡沫45S5低。目前,这些生物陶瓷的力学性能进行分析。我们的目标是建立一个强有力的生物陶瓷泡沫可以承受,病人将有整个一个正常的一天的机械负载。

Picture1

SEM显微照片示出了细胞(橙色突出显示)附着到泡沫。


压电复合材料

钛酸钡(BaTiO3)的泡沫经由使用无硅,硬质聚氨酯系统(PU)直接发泡法,商购和实验室开发,正在设计用于在声纳应用压电复合材料合成。使用侧限压缩测试,以评价这些泡沫用于预期应用的适用性这些泡沫的机械性能进行测定。从实验数据确定的压缩模量和应变崩溃随密度增加。附加地,该泡沫使用开发的PU(LPU)表现出较高的机械强度实验室由于较高的平均密度比使用市售PU(CPU)系统而制定的泡沫制造。然后将数据用唯象模型拟合,以验证从实验数据中提取的压缩性能的值,并且还以提取额外的性能如拉伸强度。基于这些发现,提出的是,这些泡沫体可以成功地掺入到压电复合材料通过用聚合物浸润泡沫。

compfoam

使用(a)CPU和(b)接口板系统中合成30体积%的钛酸钡的泡沫SEM图像。


对水体修复的壳聚糖泡沫

重金属水污染呈现出巨大的环境威胁。根据世界卫生组织,数以百万计的世界各地的人们暴露于通过他们的饮用水天然砷不安全的水平,这可能会导致癌症。美国国家工程院院士介绍了获得干净的水作为他们的重大挑战之一:“大约1出生活在今天没有水充分获得每6人,超过两倍数量缺乏基本的卫生设施,需要对其中的水”目前,技术,如离子交换,过滤,化学沉淀用于治疗受污染的水。这些技术都有缺点,如成本高,无法去除重金属离子的痕量存在。最近,已经增加了吸附兴趣由于成本低,便于再生的,以及增强的生物化合物的吸附性能。其中,脱乙酰壳多糖之一,从几丁质脱乙酰衍生,具有吸附重金属的能力。甲壳素是甲壳类动物外壳中发现,并且是第二个最丰富的天然生物聚合物,使其成为一个低成本的替代水体修复。更重要的是,从技术角度来看,脱乙酰壳多糖含有反应性胺基团,这使得它能够结合金属。因此,脱乙酰壳多糖可被改造作为一种高效,低成本的方法从水中去除重金属。脱乙酰壳多糖可以被处理以形成珠,泡沫和纤维。我们的研究计划是打造而成的壳聚糖泡沫和测试其吸附重金属,特别是钴离子的能力的水过滤系统。将要使用的方法是高密度共2 膨胀和浸涂壳聚糖到聚氨酯支架。滤波器是通过在一个额外的结构支撑包住泡沫制成。冷蒸气原子荧光光谱法(cvafs)用于滤波前后测量水中的钴水平。