Download FAZA 3-RST - Institutul National de Cercetare-Dezvoltare ...

Download FAZA 3-RST - Institutul National de Cercetare-Dezvoltare ... Download FAZA 3-RST - Institutul National de Cercetare-Dezvoltare ...

18.05.2013 Views

III. Rezumatul etapei In raportul etapei a III-a sau efectuat trei studii care impreuna converg spre atingerea scopului proiectului. Primul tip de investigatii a continuat caracterizarea in profunzime vitroceramicilor magnetice obtinute din cristalizarea sticlelor borosilicatice precum si un studiu experimental al tratamentelor cristalizare. Al doilea studiu efectuat de partenerul 2 a constat in experimentari de functionalizare a produsilor vitroceramici pentru biodetectie. Al treilea studiu a fost efectuat de partenerul 3 si a constat in investigatii asupra sticlelor borosilicatice cu fier supuse la doze mari de radiatie gama. Suplimentar au mai fost efectuate cercetari de folosire a polimerilor preceramici pentru fabricarea si includerea de nanoparticule magnetice in matrice de MgB2 cu utilizare in transportul de energie electrica. In primul capitol sunt prezentate rezultatele de investigare detaliata a vitroceramicilor magnetitice; difractie de raze X, dilatometrie, spectroscopie de infrarosu cu transformata Fourier, spectroscopie Mössbauer, microscopie de forta atomica si magnetizare. Principalele rezultate arata ca toate sticlele folosite produc, prin cristalizare, vitroceramici cu continut ridicat de magnetita ca faza majora sau unica dar ca intre 10 si 44 % din Fe ramane inca dispersat in matricea vitroasa. Cr2O3 conduce la cresterea de graunti mari dar cu ocupare neechilibrata a celor doua subretele, tetraedrica si octaedrica. Mai precis, la continut redus de Fe acest nucleator duce la subocuparea pozitiilor tetraedrice iar la continut ridicat de Fe conduce la subocuparea pozitiilor octaedrice. P2O5 promoveaza o granulatie fina, cu o tranzitie Verwey foarte bine definita dar cu valori ale magnetizarii specifice mai mici datorita ponderii mari a spinilor de suprfata care sunt dezordonati. Studiul nostru arata ca acest nucleator promoveaza subocuparea pozitiilo octaedrice la continut redus de Fe dar si formarea magnetitei perfecte atunci cand este suficient de mult Fe. Totusi utilizarea P2O5 are un randament mai scazut in cristalizarea magnetitei, o fractiune importanta de Fe, intre 25 si 41% ramanand dispersat sub forma de fier paramagnetic in reteaua vitroasa. Pe baza rezultatelor structurale am gasit o explicatie privind valoarea variatia magnetizarii specifice intre probe pe baza gradului de ocupare a celor doua subretele si modului in care ionii de Fe cuplati antiferomagnetic se compenseaza reciproc. In capitolul doi sunt prezentate datele de sinterocristalizare a sticlelor precursoare prin tratamente termice. Pe probele de sticla recoapta, BSF1 ÷BSF5 (probe de volum) sau aplicat tratamente termice de cristalizare controlata, la temperaturi peste TG, in domeniul de transformare, cu mentinere la diferite paliere de timp. Temperaturile de tratament termic, respectiv 550 0 C, 575 0 C si 600 0 C au fost stabilite la o diferenta, ∆t, de 50 0 C ÷140 0 C fata de temperatura de tranzitie vitroasa. Analiza de difractie de raze X pe probele de sticla recoapte si cristalizate, BSF1 ÷BSF5, evidentiaza ca fazele cristaline sunt prezente si la celelalte temperaturi de tratament termic cu diferente sub aspect cantitativ (raportul intre fazele de magnetit si hematit, dimensiunea cristalitelor si gradul de cristalizare raportat la faza vitroasa reziduala). De evidentiat faptul ca aspectul probelor masive dupa tratament termic prezinta o suprafata rosiatica (apropiata de aspectul hematitei in care exista doar Fe 3+ ) in timp ce interiorul apare de culoare neagra 6

(culoarea magnetitei unde ionii de fier au ambele valente Fe 2+ si Fe 3+ ). La temperatura de tratament termic de 600 0 C, a fost observata o usoara rotunjire a muchiilor pentru proba BSF4, ceea ce poate fi explicat prin aplicara unui tratament termic de cristalizare la o temperatura cu cca 90 0 C mai mare fata de temperatura de inmuiere dilatometrica. Capitolul trei prezinta rezultatelor primelor teste ale sticlelor ca suporturi pentru imobilizarea de substante biologic active. Metoda de imobilizare utilizata a fost cea a adsorbtiei fizice pe suporturile ca atare si tratate (activate) cu glutaraldehida (GA) solutie 2,5% in tampon fosfat 0,01M, pH=7,0. S-a testat imobilizarea lipazei din pancreas (FLUKA) si lipaza din Aspergillus niger (FLUKA) precum si a unor aminoacizi (acid Laspartic si L-cisteina). Din datele experimentale a rezultat ca lipaza microbiana din Aspergillus niger se adsoarbe pe suporturile mentionate la nivele scazute 1,69-9,02 indiferent daca acestea au fost activate prin tratament cu glutaraldehida. Lipaza pancreatica prezinta o afinitate crescuta pentru acest tip de suporturi obtinandu-se valori de pana la 63,34 % a randamentului de adsorbtie. Adsorbtia acidului L-aspartic verificata prin tehnica cromatografiei in strat subtire (TLC) indica faptul ca acestia sufera unele modificari sterice, intrucat apar spoturi intermediare, functie de timpul de adsorbtie. Capitolul patru prezinta datele de magnetizare obtinute pe sticle supuse iradierii gama la o doza Dtotal = (668±47) kGy corespunzator la 568 ore de iradiere la IRASM. S-a observat ca probele la care s-a folosit Cr2O3 in calitate de nucleator sufera unele modificari legate de valoarea magnetizarii specifica in limita a 15 % fara insa sa fie alterata forma generala a depepndentei de temperatura (Figurile 22, 23 si 25). In schimb, probele la care nucleator a fost P2O5 au alterari serioase. Proba cu 17.5%, practic, nu mai prezinta transformarea Verwey in timp ce la proba Cu 24.5 % are loc o crestere cu cca 66% a magnetizarii la tranzitia Verwey. In sfarsit, in capitolul cinci se prezinta, suplimentar, rezultatele cercetarilor privind fabricarea de oxizi magnetici nanodimensionali in MgB2 prin polimeri preceramici. prepararea s-a facut prin metoda sinterizarii in plama de scanteie (spark plasma sintering-SPS) plecand de la un amestec de polisiloxani si MgB2. S-au folosit trei tipuri de copolimeri pe baza de polisiloxani: doi dintre ei grefati cu stiren, mai precis unul liniar (lpolisiloxan-co-stiren) (L-PSS) si unul ciclic (c-polisiloxan-co-stire) (C-PSS), si un al treilea cu arhitectura liniara de polisiloxan-co-stiren pe care s-a grefat vinil-ferocen (PSVF). Microscopia de inalta rezolutie pune in evidenta formarea de nanoincluziuni pe baza de oxid de fier, de dimensiuni de ordinul 10 nm, (Fig 30-32) in matricea de MgB2 in cazul probelor cu ferocen (ca in fig. de mai jos). 7

(culoarea magnetitei un<strong>de</strong> ionii <strong>de</strong> fier au ambele valente Fe 2+ si Fe 3+ ). La temperatura <strong>de</strong><br />

tratament termic <strong>de</strong> 600 0 C, a fost observata o usoara rotunjire a muchiilor pentru proba<br />

BSF4, ceea ce poate fi explicat prin aplicara unui tratament termic <strong>de</strong> cristalizare la o<br />

temperatura cu cca 90 0 C mai mare fata <strong>de</strong> temperatura <strong>de</strong> inmuiere dilatometrica.<br />

Capitolul trei prezinta rezultatelor primelor teste ale sticlelor ca suporturi pentru<br />

imobilizarea <strong>de</strong> substante biologic active. Metoda <strong>de</strong> imobilizare utilizata a fost cea a<br />

adsorbtiei fizice pe suporturile ca atare si tratate (activate) cu glutaral<strong>de</strong>hida (GA) solutie<br />

2,5% in tampon fosfat 0,01M, pH=7,0. S-a testat imobilizarea lipazei din pancreas<br />

(FLUKA) si lipaza din Aspergillus niger (FLUKA) precum si a unor aminoacizi (acid Laspartic<br />

si L-cisteina). Din datele experimentale a rezultat ca lipaza microbiana din<br />

Aspergillus niger se adsoarbe pe suporturile mentionate la nivele scazute 1,69-9,02<br />

indiferent daca acestea au fost activate prin tratament cu glutaral<strong>de</strong>hida. Lipaza<br />

pancreatica prezinta o afinitate crescuta pentru acest tip <strong>de</strong> suporturi obtinandu-se valori<br />

<strong>de</strong> pana la 63,34 % a randamentului <strong>de</strong> adsorbtie. Adsorbtia acidului L-aspartic verificata<br />

prin tehnica cromatografiei in strat subtire (TLC) indica faptul ca acestia sufera unele<br />

modificari sterice, intrucat apar spoturi intermediare, functie <strong>de</strong> timpul <strong>de</strong> adsorbtie.<br />

Capitolul patru prezinta datele <strong>de</strong> magnetizare obtinute pe sticle supuse iradierii<br />

gama la o doza Dtotal = (668±47) kGy corespunzator la 568 ore <strong>de</strong> iradiere la IRASM. S-a<br />

observat ca probele la care s-a folosit Cr2O3 in calitate <strong>de</strong> nucleator sufera unele<br />

modificari legate <strong>de</strong> valoarea magnetizarii specifica in limita a 15 % fara insa sa fie<br />

alterata forma generala a <strong>de</strong>pepn<strong>de</strong>ntei <strong>de</strong> temperatura (Figurile 22, 23 si 25). In<br />

schimb, probele la care nucleator a fost P2O5 au alterari serioase. Proba cu 17.5%,<br />

practic, nu mai prezinta transformarea Verwey in timp ce la proba Cu 24.5 % are loc o<br />

crestere cu cca 66% a magnetizarii la tranzitia Verwey.<br />

In sfarsit, in capitolul cinci se prezinta, suplimentar, rezultatele cercetarilor privind<br />

fabricarea <strong>de</strong> oxizi magnetici nanodimensionali in MgB2 prin polimeri preceramici.<br />

prepararea s-a facut prin metoda sinterizarii in plama <strong>de</strong> scanteie (spark plasma<br />

sintering-SPS) plecand <strong>de</strong> la un amestec <strong>de</strong> polisiloxani si MgB2. S-au folosit trei tipuri <strong>de</strong><br />

copolimeri pe baza <strong>de</strong> polisiloxani: doi dintre ei grefati cu stiren, mai precis unul liniar (lpolisiloxan-co-stiren)<br />

(L-PSS) si unul ciclic (c-polisiloxan-co-stire) (C-PSS), si un al treilea<br />

cu arhitectura liniara <strong>de</strong> polisiloxan-co-stiren pe care s-a grefat vinil-ferocen (PSVF).<br />

Microscopia <strong>de</strong> inalta rezolutie pune in evi<strong>de</strong>nta formarea <strong>de</strong> nanoincluziuni pe baza <strong>de</strong><br />

oxid <strong>de</strong> fier, <strong>de</strong> dimensiuni <strong>de</strong> ordinul 10 nm, (Fig 30-32) in matricea <strong>de</strong> MgB2 in cazul<br />

probelor cu ferocen (ca in fig. <strong>de</strong> mai jos).<br />

7

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!