Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Nanofibre de cabone“

ABSTRACTElectrospun PAN nanofibers were carbonized with or without iron(III) acetylacetonate to induce catalytic graphitization within the range of 900–1500°C, resulting in ultrafine carbon fibers with the diameter of about 90–300 nm. The structural properties and morphologies of the resulting carbon nanofibers were investigated using XRD, Raman IR, SEM, TEM, and surface area/pore analysis. The PAN-based carbon nanofibers carbonized without a catalyst had amorphous structures, with d002 = 0.37 nm, and smooth surfaces with very low surface areas of 22–31 m2/g. The carbonization of PAN-based nanofibers in the presence of the catalyst produced the graphite nanofibers (GNF) with d002 = 0.341 nm, indicating turbostrate structures. The graphite structures were grown by increasing the catalyst contents and the carbonization temperature. The hydrogen storage capacities of the aforementioned carbon nanofiber materials were evaluated through the gravimetric method using Magnetic Suspension Balance (MSB) at room temperature and at 100 bars. The storage data were obtained after the buoyancy correction. The CNFs showed hydrogen storage capacities of 0.16–0.50 wt.%, increasing with the increase of carbonization temperature, but that of the CNF at 1500°C was lowest. The hydrogen storage capacities of the GNFs with low surface areas of 100–250m2/g were 0.14–1.01 wt%.

Il y a une demande croissante de matériaux céramiques personnalisés présentant des formes et des propriétés de plus en plus complexes pour des applications d'ingénierie biomédicale, qui ne peuvent être obtenues par les techniques traditionnelles de traitement de la céramique. Ces dernières années, une attention croissante a été portée aux matériaux à base de céramique produits par une méthode de fabrication additive communément appelée direct ink writing (DIW) ou Robocasting. Cependant, le défi actuel des céramiques produites par DIW reste l'obtention d'une grande fiabilité mécanique. Donc, dans le premier chapitre, cette thèse examine le scénario global du domaine de DIW, en analysant les principaux résultats des études dans la littérature. Il décrit et discute également les approches les plus innovantes, ainsi que les stratégies d'amélioration mécanique et biologique de la méthode DIW. Le deuxième chapitre présente une caractérisation complète des pâtes composées d'une poudre de zircone renforcée à l'alumine (ATZ, 84 % vol. Ce-TZP, 8 % Al2O3, 8 % SrAl12O19), d'un défloculant, d'un liant, d'eau désionisée et, dans certains cas, de nanofibres de carbone (CNF). Le comportement rhéologique et les propriétés fondamentales de ces pâtes ont été déterminés et des tests d'imprimabilité ont été réalisés. Les résultats ont été comparés aux critères d'imprimabilité établis dans la littérature (ф, K et FTI). Ces critères se sont avérés adaptés à l'évaluation de l'imprimabilité, bien qu'ils présentent certaines limites. En outre, un nouveau critère basé sur le taux de récupération du module de stockage a été introduit, avec le potentiel de prédire l'imprimabilité avec un seul test. Le troisième et dernier chapitre de la thèse s'est concentré sur la fabrication par DIW de filaments du même composite ATZ avec et sans CNF, dans le but d'améliorer les propriétés mécaniques par des processus de déliantage et de frittage minutieux, ainsi que l'orientation des CNF. Des diamètres de buse compris entre 200 et 840 µm ont été utilisés et des conditions optimales de déliantage et de frittage ont été déterminées, en utilisant les méthodes de frittage conventionnel (CS) et de spark plasma sintering (SPS). L'évaluation mécanique des filaments comprenait la détermination de la contrainte de rupture, de la déformation de rupture, du module de Young et de la fiabilité mécanique (module de Weibull). L'ajout de CNF, censé améliorer les propriétés mécaniques, a entravé la plupart d'entre elles en raison de l'agglomération des CNF. L'impression avec des buses plus petites a permis d'améliorer le module d'Young des filaments, les filaments ATZ frittés par CS présentant une plasticité induite par la transformation, alors que ceux frittés par SPS n'en présentaient pas. Les propriétés mécaniques obtenues étaient comparables ou supérieures à celles obtenues par les techniques conventionnelles de traitement des céramiques. De même, un bon niveau de fiabilité mécanique a été atteint
There is a growing demand for personalized ceramic materials with increasingly complex shapes and properties for biomedical engineering applications, which cannot be achieved via traditional ceramic processing techniques. In recent years, increasing attention has been drawn to ceramic-based materials produced by an additive manufacturing method commonly referred to as direct ink writing (DIW) or Robocasting. However, the current challenge of DIW-produced ceramics remains the achievement of strong mechanical reliability. Hence, in the first chapter, this thesis examines the overall scenario of the DIW field, highlighting and analyzing the primary outcomes of studies available in the literature. It also describes and discusses the most innovative approaches, as well as mechanical and biological improvement strategies for the DIW method. The second chapter of the thesis provides a comprehensive characterization of pastes consisting of an alumina-toughened zirconia (ATZ, 84 vol% Ce-TZP, 8% Al2O3, 8% SrAl12O19) powder, a deflocculant, a binder, deionized water and, in some cases, carbon nanofibers (CNFs). The rheological behavior and fundamental properties of these pastes were determined and printability tests were conducted. The results were compared to established printability criteria/parameters outlined in existing literature (ф, K and FTI). These criteria were found to be suitable for assessing printability, although they presented some limitations in predicting some unprintable pastes. Furthermore, a new criterion based on the recovery rate of the storage modulus was introduced, with the potential to predict printability with a single test. The third and last chapter of the thesis focused on the DIW fabrication of filaments of the same ATZ composite with and without CNFs with the objective of enhancing the mechanical properties by careful debinding and sintering processes, as well as the orientation of the CNFs. Nozzle diameters in the range of 200-840 μm were used and optimal debinding and sintering conditions were determined, using both Conventional Sintering (CS) and Spark Plasma Sintering (SPS) methods. The mechanical evaluation of the filaments included the determination of the fracture stress (flexural strength), fracture strain, Young's modulus and mechanical reliability (Weibull modulus). The addition of the CNFs, expected to improve the mechanical properties, hindered most of them because of CNF agglomeration. Printing with smaller nozzles showed improvements in the Young’s modulus of the filaments, with ATZ filaments sintered by CS exhibiting transformation-induced plasticity (TRIP), while those sintered by SPS did not. The mechanical properties obtained were comparable to or higher than those achieved through conventional ceramic processing techniques like cold isostatic pressing and slip casting. Similarly, a good level of mechanical reliability was achieved

This thesis aims to investigate electrospun structures by means their production process and morpho-mechanical characterization. Considering the results obtained, the electrospun devices developed, will be useful for tendon and ligament tissue applications.