Dosežek objavljen v vodilni reviji za keramične materiale temelji na predstavitvi enostavne in učinkovite rešitve za modifikacijo površin zobnih keramičnih vsadkov 3Y-TZP za izboljšano osteointegracijo in antibakterijske lastnosti. To smo dosegli z inovativno kombinacijo mikro- in nano-hrapavosti površine. Mikro-hrapavost smo dosegli z nežnim peskanjem, nano-hrapavost pa z neinvazivnim pristopom aditivnega nanašanja nanostrukturirane prevleke iz aluminijevega oksida. Kombinacija mikro- in nano-hrapavosti se je najbolje odrezala pri adheziji in diferenciaciji človeških osteoblastov, hkrati pa je zmanjšala sposobnost pripenjanja bakterij bodisi z omejevanjem njihove adhezije bodisi z ubijanjem pomembnega deleža že pripetih. Ker sta obe metodi 3Y-TZP površinske funkcionalnosti že dobro uveljavljeni v zobotehničnih laboratorijih, predstavljeni rezultati prinašajo visoko praktično uporabnost. Delo je temeljilo na eksperimentalnem delu diplomske naloge Juliane Moritz iz nemške TU Dresden, ki jo je Juliane izvedla v okviru aktivnosti raziskovalnega programa (delovni mentor doc. dr. Andraž Kocjan). Poleg tega je njeno delo priznalo Deutsche Keramische Gesellschaft, saj je prvi avtorici Juliane Moritz podelila prestižno nagrado predavanja Hans-Walterja Hennickeja za najboljše predavanje mladih keramikov med letno konferenco DKG 2018, ki je potekala aprila 2018 v Münchnu.
COBISS.SI-ID: 32431143
Volfram (W) in različni kompoziti veljajo za primarne materiale za uporabo v aplikacijah z zahtevnimi okolji pogojev delovanja, kot na primer v fuzijskih reaktorjih. Kot vsi inženirski materiali vsebujejo določene stopnje nečistoč, ki lahko pomembno vplivajo na končne mehanske lastnosti. V pričujočem delu je bil kisik opredeljen kot glavna nečistoča v začetnem volframovem prahu. Pri povišanih temperaturah prisotnost intersticijskih kisika, povzroči nastanek z oksidom bogate volframove faze na mejah volframovih zrn. V tej študiji smo določili sposobnost nanodelcev volframovega karbida (WC), da odstranjujejo oksidne nečistoče iz volframove matrice. Volframovi kompoziti z dodatkom 0.05, 0.25 in 0.51 ut. % ogljika (C) v obliki WC smo sintrali 5 min pri 1900 °C s pomočjo tehnike sintranja s pomočjo enoosnega stiskanja v enosmernem pulzirajočem električnem toku (SPS). Sintrani vzorci so bili okarakterizirani s pomočjo vrstične in presevne elektronske mikroskopije. S pomočjo termodinamične in kinetične študije smo določili optimalno teoretično količino WC za preprečevanje nastanka WO2. Lastnosti kovin in zlitin so v veliki meri odvisne od primesi in nečistoč v njihovi sestavi. Prisotnost kisika v volframu močno zniža tako njegove mehanske lastnosti kot tudi toplotno in električno prevodnost, kar močno omeji njegovo zmožnost uporabe. Predstavljeni članek preučuje vpliv kisika na zgoščevanje kovinskega volframa ter preprečevanje nastanka nezaželenih oksidov s pomočjo dodatka ogljika med samim zgoščevanjem. Izvedena raziskava omogoča pripravo materialov na osnovi volframa s postopkom sintranja SPS, ki ne vsebujejo nezaželenih oksidnih faz v svoji sestavi. Na ta način se odpirajo številne možnosti priprave in uporabe volframa, volframskih zlitin in kompozitov, ki bodo omogočili njihovo uporabo v naprednih inženirskih aplikacijah kot so bodoče fuzijske elektrarne.
COBISS.SI-ID: 32476967
V interdisciplinarni sodelavi med raziskovalci Odseka za Sintezo materialov IJS in Odseka za katalizo in reakcijsko inženirstvo Kemijskega Inštituta smo objavili članek v ugledni znanstveni reviji Green Chemistry. Prikazali smo možnost uporabe gretja magnetih nanodelcev v AC magnetnem polju kot izvorom energije potrebne za reakcijo. Za ta namen smo razvili energijsko učinkovito in industrijsko sprejemljivo sintezo katalizatorja (VB patentna prijava; COBISS.SI-ID 32193319), ki je kompozit sestavljen iz magnetih nanodelcev porazdeljenih po matrici aluminijevega oksida s katalitskimi nanodelci Ru. Katalizator smo uporabili za demonstracijo hidrogeniranja furfurala v furfuril alkohol z znatno višjo pretvorbo (95%) furfurala v furfuril alkohol, ko so uporabili »ciljano« segrevanje katalizatorja z AC-magnetim poljem kot pa v primeru, ko so uporabili konvencionalno segrevanje reaktorja (63%). Tako so kot prvi prikazali, da lahko dobro načrtovan hierarhičen kompozit simultano služi kot katalizator in izvor toplote za potek tehnološko pomembne kemijske reakcije v reaktorju z goščo. K uspešnosti in odmevnosti dosežka so pripomogle dolgoletne aktivnosti programa P2-0087 v zvezi z raziskovanjem hidrolize prahu AlN. Razumevanje in kontrola reakcij hidrolize privede do njenega izkoriščanja za enostavno sintezo izredno čistih hierarhično urejenih delcev bemita (g-AlOOH), ki se po kalcinaciji pretvori v aluminijev oksid (g-Al2O3) z visokim deležem mezoporoznosti in veliko specifično površino (MA). Ti delci so bili uporabljeni kot platforma ali nosilec magnetnih in katalitskih nanodelcev v izpostavljeni raziskavi. Uspešno rokovanje z delci MA je bilo ključno (glej dosežek 5).
COBISS.SI-ID: 25023491
V sodelovanju s Katedro za stomatološko protetiko MF-UL smo nedavno dosegli pomemben mejnik z zaključkom in vivo klinične študije staranja 3Y-TZP keramike v ustnem okolju. Z objavo zaporednih člankov »In vivo ageing of zirconia dental ceramics — Part I in II« v vodilni reviji s področja dentalnih materialov Dental Materials (COBISS.SI-ID 4373990 in 44538115) smo kot prvi poročali o rezultatih in vivo staranja pri čemer smo spreminjali kemijsko sestavo 3Y-TZP, površinsko obdelavo (intaktna, polirana ali peskana) in pogoje sintranja. Podali smo ustreznejšo korelacijo in vivo–in vitro podatkov, s katero bo možna prava ocena življenjske dobe 3Y-TZP. Pokazali smo, da je bila konvencionalna 3Y-TZP dovzetna za staranje in vivo, saj je bila po dveh letih in vivo kinetika staranja skoraj 3-krat hitrejša od splošno sprejete in vivo–in vitro ekstrapolacije. Visoko prosojna keramika 3Y-TZP je bila bolj dovzetna za staranje kot konvencionalna 3Y-TZP. Po 4 letih starnja in vivo obseg transformacije še ni bil razlog za klinično zaskrbljenost, vendar je bil bolj izrazit pri materialih, pripravljenih s hitrim sintranjem. Rezultati zagotavljajo širok vpogled nad stabilnostjo ene najbolj popularnih dentalnih keramik na svetu, kar omogočilo zobnim tehnikom in zobozdravnikom lažjo oceno življenjske dobe in posledično bolj celostno planiranje oskrbe pacienta. Objavi sta integralna dela zaključnih rezultatov vezanih na ARRS projekt J2-9222 Izboljšanje zanesljivosti monolitne dentalne keramike iz cirkonijevega oksida, katerega vodja je doc. dr. Andraž Kocjan.
COBISS.SI-ID: 43739907
V okviru raziskovalnega del a doktorske disertacije Hermine Hudelja smo študirali in spontano hidrolizo prahu AlN izkoristili za hitro, enostavno in čisto sintezno pot za pripravo hierarhično urejenega, nanokristaliničnega, mezoporoznega aluminijevega oksida (MA), ki ga sestavljajo mikrometrski snopi aglomeriranih 2D nanoploščic. Del raziskav doktorske disertacije Hermine Hudelja vsebuje študij dispergiranja in reološkega obnašanja vodnih suspenzij z visoko vsebnostjo prahu MA. Cilj je bila priprava suspenzij, ki bi vsebovale hierarhično urejene delce ??Al2O3 visoke specifične površine, sposobnih kljubovanja sedimentaciji in segregaciji. Dodatek divalentnih kationov (Mg2+ in Ca2+) ali celuloznih nanovlaken (CNF) je sprožil nastanek različnih meddelčnih interakcij, katere so omejile ali celo popolnoma preprečile segregacijo in sedimentacijo suspenzije. Delo je bilo objavljeno v vodilni znanstveni reviji iz področja keramičnih materialov, Journal of the European Ceramic Society (JECS). Priprava takšnih suspenzij je pomemben korak pri izdelavi naprednih, poroznih keramičnih materialov za katalizo in adsorpcijo. Stabilne suspenzije smo kontrolirano zamrzovali (»freeze casting«). Tako pripravljene pene so izkazovale izredno visoke poroznosti (70-90 %) ter nizke toplotne prevodnosti (20-80 mW/mK) a zadovljive kompresijske trdnosti. Rezultati so bili objavljeni v drugem članku doktorandke Hermina Hudelja v novoustanovljeni hčerinski reviji JECS odprtega tipa Open Ceramics (COBISS.SI-ID 51386371). Dolgoletna ekspertiza s področja hidrolize AlN je botrovala k uspešni sodelavi, ki je vodila do dosežka opisanega pod točko 3.
COBISS.SI-ID: 28158467