Title
Sinteza i karakterizacija polifosfatnih stakala sa dodatkom stroncijuma i lantana
Creator
Topalović, Vladimir,
CONOR:
84517129
Copyright date
2024
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 27.09.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Tehničko-tehnološke nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Tehnološko-metalurški fakultet
Alternative title
Synthesis and characterization of polyphosphate glasses with addition of strontium and lanthanum
Publisher
[V. S. Topalović]
Format
122 str.
description
Tehnološko inženjerstvo - Hemijsko inženjerstvo / Technological engineering - Chemical engineering
Abstract (sr)
Predmet rada ove doktorske disertacije bio je dobijanje i karakterizacija
polifosfatnih stakala sa dodatkom stroncijuma i lantana.
U ispitivanjima su korišćene metode: atomska apsorpciona spektroskopija (AAS),
spektrofotometrija (SF), rendgenska difrakcija (XRD), metoda piknometra
(određivanje gustine), infracrvena spektroskopija (FTIR), diferencijalna
skenirajuća kalorimetrija (DSC), skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) i
termomikroskopija (HSM).
Prva faza istraživanja obuhvatala je sintezu i karakterizaciju četiri fosfatna stakla.
Dva stakla su dobijena uvođenjem SrO u sistem, a dva uvođenjem La2O3.
Karakterizacija stakala obuhvatala je ispitivanje fizičkih i strukturnih
karakteristika stakala, kristalizacionih karakteristika i sinterabilnosti. Za
određivanje strukturnih karakteristika stakala- korišćena je metoda infracrvene
spektroskopske analize. Kristalizacione karakteristike stakala ispitivane su pri
izotermskim i neizotermskim uslovima. Vrednosti energija aktivacije
kristalizacije, Ea, rastu sa povećanjem količine stroncijuma i lantana u staklima.
Ponašanje prahova stakala pri sinterovanju je ispitivano pomoću
termomikroskopa. Dodatkom stroncijum- i lantan-oksida povećava se stabilnost
stakla, a relativno visoke vrednosti parametara stabilnosti ukazuju na veću
otpornost stakla procesu kristalizacije. Vrednosti energija aktivacije viskoznog
toka, ΔGη, rastu sa povećanjem količine stroncijuma i lantana u staklima.
Druga faza istraživanja obuhvatila je sinterovanje prahova fosfatnih stakala i
ispitivanje uticaja temperature sinterovanja na strukturne karakteristike, fazni
sastav, poroznost i tvrdoću. Temperature sinterovanja prahova stakala određene
su primenom termomikroskopske i DSC analize. Kristalne faze su identifikovane
XRD analizom termički obrađenih uzoraka. Utvrđeno je prisustvo bioaktivnih faza
β-CaP2O6, α-Ca3(PO4)2 i β-Ca3(PO4)2. Svi uzorci sinterovani na Tp imaju veću
poroznost od uzoraka sinterovanih na Tms, što ukazuje da je ova poroznost
uslovljena kristalizacijom. Tvrdoća sinterovanih uzoraka određena je metodom po
Vikersu i pokazano je da sa porastom poroznosti tvrdoća uzoraka opada.
Treća faza istraživanja obuhvatala je analizu hemijske postojanosti uzoraka u
rastvoru simulirane telesne tečnosti. Masa uzoraka je merena na analitičkoj vagi
pre i posle eksperimenta, pH vrednost rastvora određivana je pH metrom, a
koncentracije elemenata u rastvoru određivane su metodama AAS i SF. Sa
porastom sadržaja SrO rastvorljivost stakla u SBF-u se povećava, dok se kod
stakala sa lantanom rastvorljivost smanjuje sa povećanjem sadržaja La2O3. Uzorci
stakala sa stroncijumom sinterovani na Tms i Tp pokazuju slabu rastvorljivost u
SBF-u, čak i za najduže eksperimentalno vreme. Najveću rastvorljivost pokazuje
uzorak sa nižim sadržajem lantana, sinterovan na Tms.
Rezultati ovog istraživanja omogućavaju određivanje uticaja toplotne obrade na
mikrostrukturu staklo-keramike dobijene kontrolisanom kristalizacijom
fosfatnih stakala i uticaj uslova sinterovanja na mikrostrukturu staklo-keramike
dobijene sinter-kristalizacijom.
Ključne reči: polifosfatno staklo, stroncijum-oksid, lantan-oksid, karakterizacija
stakla, sinter-kristalizacija, staklo-keramika, hemijska postojanost
Abstract (en)
The subject of this doctoral dissertation was the preparation and characterization
of polyphosphate glasses with the addition of strontium and lanthanum.
The following methods were used in the tests: atomic absorption spectroscopy
(AAS), spectrophotometry (SF), X-ray diffraction (XRD), pycnometer method
(density determination), infrared spectroscopy (FTIR), differential scanning
calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), and thermomicroscopy
(HSM).
The first phase of the research included the synthesis and characterization of four
phosphate glasses. Two glasses were obtained by introducing SrO into the system,
and two by introducing La2O3. The characterization of the glasses included
examination of the physical and structural characteristics of the glasses,
crystallization characteristics and sinterability. The method of infrared
spectroscopic analysis was used to determine the structural characteristics of
glasses. The crystallization characteristics of the glasses were examined under
isothermal and non-isothermal conditions. The values of crystallization
activation energies, Ea, increase with increasing amounts of strontium and
lanthanum in the glasses. The behavior of glass powders during sintering was
investigated using a thermomicroscope. The addition of strontium and lanthanum
oxide increases the stability of the glass, and the relatively high values of the
stability parameters indicate a greater resistance of the glass to the crystallization
process. The values of the viscous flow activation energies, ΔGη, increase with
increasing amounts of strontium and lanthanum in the glasses.
The second phase of the research included sintering of phosphate glass powders
and examination of the influence of sintering temperature on structural
characteristics, phase composition, porosity and hardness. The sintering
temperatures of glass powders were determined using thermomicroscopic and
DSC analysis. The crystalline phases were identified by XRD analysis of heattreated
samples. The presence of bioactive phases β-CaP2O6, α-Ca3(PO4)2 and β-
Ca3(PO4)2 was determined. All samples sintered at Tp have higher porosity than
samples sintered at Tms, which indicates that this porosity is due to crystallization.
The hardness of the sintered samples was determined by the Vickers method and
it was shown that the hardness of the samples decreases with the increase in
porosity.
The third phase of the research included the analysis of the chemical stability of
the samples in a simulated body fluid solution. The samples were measured on an
analytical balance before and after the experiment, the pH value of the solution
was determined with a pH meter, and the concentrations of elements in the
solution were determined by the AAS and SF methods. As the SrO content
increases, the solubility of the glass in SBF increases, while the solubility of the
lanthanum glasses decreases with the increase in the La2O3 content. Samples of
strontium glasses sintered at Tms and Tp show poor solubility in SBF, even for the
longest experimental time. The highest solubility is shown by the sample with
lower lanthanum content, sintered at Tms.
The results of this research allow determining the influence of heat treatment on
the microstructure of glass-ceramics obtained by controlled crystallization of
phosphate glasses and the influence of sintering conditions on the microstructure
of glass-ceramics obtained by sinter-crystallization.
Classification
54.057:666.122.5(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Predmet rada ove doktorske disertacije bio je dobijanje i karakterizacija
polifosfatnih stakala sa dodatkom stroncijuma i lantana.
U ispitivanjima su korišćene metode: atomska apsorpciona spektroskopija (AAS),
spektrofotometrija (SF), rendgenska difrakcija (XRD), metoda piknometra
(određivanje gustine), infracrvena spektroskopija (FTIR), diferencijalna
skenirajuća kalorimetrija (DSC), skenirajuća elektronska mikroskopija (SEM) i
termomikroskopija (HSM).
Prva faza istraživanja obuhvatala je sintezu i karakterizaciju četiri fosfatna stakla.
Dva stakla su dobijena uvođenjem SrO u sistem, a dva uvođenjem La2O3.
Karakterizacija stakala obuhvatala je ispitivanje fizičkih i strukturnih
karakteristika stakala, kristalizacionih karakteristika i sinterabilnosti. Za
određivanje strukturnih karakteristika stakala- korišćena je metoda infracrvene
spektroskopske analize. Kristalizacione karakteristike stakala ispitivane su pri
izotermskim i neizotermskim uslovima. Vrednosti energija aktivacije
kristalizacije, Ea, rastu sa povećanjem količine stroncijuma i lantana u staklima.
Ponašanje prahova stakala pri sinterovanju je ispitivano pomoću
termomikroskopa. Dodatkom stroncijum- i lantan-oksida povećava se stabilnost
stakla, a relativno visoke vrednosti parametara stabilnosti ukazuju na veću
otpornost stakla procesu kristalizacije. Vrednosti energija aktivacije viskoznog
toka, ΔGη, rastu sa povećanjem količine stroncijuma i lantana u staklima.
Druga faza istraživanja obuhvatila je sinterovanje prahova fosfatnih stakala i
ispitivanje uticaja temperature sinterovanja na strukturne karakteristike, fazni
sastav, poroznost i tvrdoću. Temperature sinterovanja prahova stakala određene
su primenom termomikroskopske i DSC analize. Kristalne faze su identifikovane
XRD analizom termički obrađenih uzoraka. Utvrđeno je prisustvo bioaktivnih faza
β-CaP2O6, α-Ca3(PO4)2 i β-Ca3(PO4)2. Svi uzorci sinterovani na Tp imaju veću
poroznost od uzoraka sinterovanih na Tms, što ukazuje da je ova poroznost
uslovljena kristalizacijom. Tvrdoća sinterovanih uzoraka određena je metodom po
Vikersu i pokazano je da sa porastom poroznosti tvrdoća uzoraka opada.
Treća faza istraživanja obuhvatala je analizu hemijske postojanosti uzoraka u
rastvoru simulirane telesne tečnosti. Masa uzoraka je merena na analitičkoj vagi
pre i posle eksperimenta, pH vrednost rastvora određivana je pH metrom, a
koncentracije elemenata u rastvoru određivane su metodama AAS i SF. Sa
porastom sadržaja SrO rastvorljivost stakla u SBF-u se povećava, dok se kod
stakala sa lantanom rastvorljivost smanjuje sa povećanjem sadržaja La2O3. Uzorci
stakala sa stroncijumom sinterovani na Tms i Tp pokazuju slabu rastvorljivost u
SBF-u, čak i za najduže eksperimentalno vreme. Najveću rastvorljivost pokazuje
uzorak sa nižim sadržajem lantana, sinterovan na Tms.
Rezultati ovog istraživanja omogućavaju određivanje uticaja toplotne obrade na
mikrostrukturu staklo-keramike dobijene kontrolisanom kristalizacijom
fosfatnih stakala i uticaj uslova sinterovanja na mikrostrukturu staklo-keramike
dobijene sinter-kristalizacijom.
Ključne reči: polifosfatno staklo, stroncijum-oksid, lantan-oksid, karakterizacija
stakla, sinter-kristalizacija, staklo-keramika, hemijska postojanost
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.
