РОЗРОБКА КЕРАМІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ ZrO2–CeO2 БІОІНЖЕНЕРНОГО ВИКОРИСТАННЯ

Автор(и)

  • Едвин Спартакович Геворкян Український державний університет залізничного транспорту, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-0521-3577
  • Володимир Павлович Нерубацький Український державний університет залізничного транспорту, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-4309-601X
  • Оксана Миколаївна Морозова Український державний університет залізничного транспорту, Ukraine https://orcid.org/0000-0001-7397-2861
  • Дмитро Семенович Софронов Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-4835-7001
  • Володимир Олексійович Чишкала Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, Ukraine https://orcid.org/0000-0002-8634-4212
  • Людмила Володимирівна Волошина Український державний університет залізничного транспорту, Ukraine https://orcid.org/0000-0003-2039-111X

DOI:

https://doi.org/10.18664/1994-7852.199.2022.258543

Ключові слова:

біоінженерія, діоксид цирконію, електроконсолідація, кераміка, оксид церію

Анотація

Досліджено метод формування композиційних матеріалів на основі
нанопорошків частково стабілізованого оксидом церію діоксиду цирконію, отриманих із
розчинів фторидних солей. Підібрано найбільш оптимальний метод отримання нанопорошків
з метою виготовлення з них щільних наноструктурних композитів біоінженерного
використання. Отримання композитів на основі частково стабілізованого діоксидом церію
діоксиду цирконію при гарячому пресуванні у вакуумі методом електроспікання дає змогу
отримати високощільні композити з високою тріщиностійкістю, твердістю і модулем
пружності вже при температурі 1400 °С, тиску 30 МПа та часу витримки 3 хвилини.
Виявлено, що метод електроконсолідації у вакуумі забезпечує спікання зразків з високими
значеннями модуля пружності і тріщиностійкості. Проведені дослідження дають змогу
припустити, що з метою подальшого підвищення властивостей композитів на основі оксиду
цирконію, частково стабілізованого діоксидом церію, необхідно поліпшити однорідність
вихідних сумішей, а також додавати інші оксиди, зокрема оксид алюмінію, нітрид алюмінію,
оксиди кремнію та магнію.

Біографії авторів

Едвин Спартакович Геворкян, Український державний університет залізничного транспорту

доктор технічних наук, професор кафедри інженерії вагонів та якості продукції

Володимир Павлович Нерубацький, Український державний університет залізничного транспорту

кандидат технічних наук, доцент кафедри електроенергетики,
електротехніки та електромеханіки

Оксана Миколаївна Морозова, Український державний університет залізничного транспорту

аспірантка кафедри інженерії вагонів та якості продукції

Дмитро Семенович Софронов, Науково-технологічний комплекс «Інститут монокристалів» Національної академії наук України

кандидат хімічних наук, науковий співробітник

Володимир Олексійович Чишкала, Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна

кандидат технічних наук, доцент кафедри матеріалів реакторобудування та
фізичних технологій

Людмила Володимирівна Волошина, Український державний університет залізничного транспорту

кандидат технічних наук, асистент кафедри інженерії вагонів та якості
продукції

Посилання

Gevorkyan E., Nerubatskyi V., Chyshkala V., Morozova O. Revealing specific features of

structure formation in composites based on nanopowders of synthesized zirconium dioxide. EasternEuropean Journal of Enterprise Technologies. 2021. Vol. 5, No. 12 (113). P. 6–19.

DOI: 10.15587/1729-4061.2021.242503.

Chyshkala V. O., Lytovchenko S. V., Gevorkyan E. S., Nerubatskyi V. P., Morozova O. M.

Structural phase processes in multicomponent metal ceramic oxide materials based on the system

Y–Ti–Zr–O (Y2O3–TiO2–ZrO2). SWorldJournal. 2021. Issue 7. Part 1. P. 17–32.

DOI: 10.30888/2663-5712.2021-07-01-008.

Gevorkyan E. S., Nerubatskyi V. P., Chyshkala V. O., Morozova O. M. Cutting composite

material based on nanopowders of aluminum oxide and tungsten monocarbide. Modern engineering

and innovative technologies. 2021. Issue 15. Part 2. P. 6–14. DOI: 10.30890/2567-5273.2021-15-02-

Saridag S., Tak O., Alniacik G. Basic properties and types of zirconia: An overview. World

Journal of Stomatology. 2013. Vol. 2, Iss. 3. P. 40–47. DOI: 10.5321/wjs.v2.i3.40.

Геворкян Э. С., Нерубацкий В. П., Мельник О. М. Горячее прессование

нанопорошков состава ZrO2-5%Y2O3. Зб. наук. праць Української державної академії

залізничного транспорту. 2010. Вип. 119. С. 106–110.

Li H., Xia P., Pan S., Qi Z., Fu C., Yu Z. et al. The Advances of Ceria Nanoparticles for

Biomedical Applications in Orthopaedics. International Journal of Nanomedicine. 2020. Vol. 15.

P. 7199–7214. DOI: 10.2147/ijn.s270229.

Li K., Shen Q., Xie Y., You M., Huang L., Zheng X. Incorporation of Cerium Oxide into

Hydroxyapatite Coating Protects Bone Marrow Stromal Cells Against H2O2-Induced Inhibition of

Osteogenic Differentiation. Biological Trace Element Research. 2017. Vol. 182, Iss. 1. P. 91–104.

DOI: 10.1007/s12011-017-1066-3.

Saleem A. M., Rajasekar S., Kaviyarasu K., Perumalsamy R., Ayeshamariam A.,

Jayachandran M. Green Combustion Synthesis of CeO2 and TiO2 Nanoparticles Doped with Same

Oxide Materials of ZrO2: Investigation of in vitro Assay with Antibiotic Resistant Bacterium (ARB) and Anticancer Effect. European Journal of Medicinal Plants. 2019. Vol. 30, Iss. 2. P. 1–17.

DOI: 10.9734/ejmp/2019/v30i230171.

Mohd Fadzil N. A., AB Rahim M. H., Pragas Maniam G. (2018). Brief review of ceria and

modified ceria: synthesis and application. Materials Research Express. 2018. Vol. 5, Iss. 8. 085019.

DOI: 10.1088/2053-1591/aad2b5.

Nakonieczny D. S., Ziębowicz A., Paszenda, Z. K., & Krawczyk, C. Trends and

perspectives in modification of zirconium oxide for a dental prosthetic application: A review.

Biocybernetics and Biomedical Engineering. 2017. Vol. 37, Iss. 1. P. 229–245.

DOI: 10.1016/j.bbe.2016.10.005.

Golieskardi M., Satgunam M., Ragurajan D., Hoque M. E., Ng A. M. H. (2020).

Microstructural, Tribological, and Degradation Properties of Al2O3- and CeO2-Doped 3 mol.% YttriaStabilized Zirconia Bioceramic for Biomedical Applications. Journal of Materials Engineering and

Performance. 2020. Vol. 29, Iss. 5. P. 2890–2897. DOI: 10.1007/s11665-020-04829-3.

Lakusta M., Danilenko I., Konstantinova T., Volkova G. Influence of Obtaining Conditions

on Kinetics of the Initial Sintering Stage of Zirconia Nanopowders. Nanoscale Research Letters.

Vol. 11, Iss. 2. 238. DOI: 10.1186/s11671-016-1452-3.

Karban O. V., Khasanov O. Investigation of zirconia nanoceramics microstructure. Physics

of Low-Dimensional Structures. 2003. Vol. 3. P. 297–308.

Lourenço M. A., Cunto G. G., Figueiredo F. M., Frade J. R. Model of two-step sintering

conditions for yttria-substituted zirconia powders. Materials Chemistry and Physics. 2011. Vol. 126.

P. 262–271. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2010.11.028.

Gevorkyan E. S., Morozova O. M., Sofronov D. S., Nerubatskyi V. P., Ponomarenko N. S.

The formation of ZrO2-Y2O3-nanoparticles from fluoride solutions. Abstracts of the II International

Advanced Study Conference on Condensed Matter and Low Temperature Physics 2021 «CM&LTP

» (6–12 June 2021, Kharkiv). Kharkiv: FOP Brovin O. V., 2021. P. 190.

Nakonieczny D., Paszenda Z., Drewniak S., Radko T., Lis M. ZrO2-CeO2 ceramic powders

obtained from a sol-gel processusing acetylacetone as a chelating agentfor potential application in

prosthetic dentistry. Acta of Bioengineering and Biomechanics. 2016. Vol. 18, No. 3. P. 53–60.

DOI: 10.5277/ABB-00476-2015-03.

Liu B., Li Y., Qing S., Wang K., Xie J., Cao Y. Engineering CuOx–ZrO2–CeO2

nanocatalysts with abundant surface Cu species and oxygen vacancies toward high catalytic

performance in CO oxidation and 4-nitrophenol reduction. CrystEngComm. 2020. Iss. 22. P. 4005-

DOI: 10.1039/d0ce00588f.

Santos C. dos, Coutinho I. F., Amarante J. E. V., Alves M. F. R. P., Coutinho M. M.,

Moreira da Silva C. R. Mechanical properties of ceramic composites based on ZrO2 co-stabilized by

Y2O3–CeO2 reinforced with Al2O3 platelets for dental implants. Journal of the Mechanical Behavior

of Biomedical Materials. 2021. Vol. 116. 104372. DOI: 10.1016/j.jmbbm.2021.104372.

Promakhov V., Zhukov A., Dubkova Y., Zhukov I., Kovalchuk S., Zhukova T. et. al.

Structure and Properties of ZrO2–20 % Al2O3 Ceramic Composites Obtained Using Additive

Technologies. Materials. 2018. Vol. 11. 2361. DOI: 10.3390/ma11122361.

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-03-24