Silica aerogel with ultra low density and high porosity has been focused on versatile application due to its fascinating properties. Ambient drying process of waterglass, in this study was researched to fabricate a crack-free monolith body in the point view of cost effective way. Wet gel was obtained by removing of $Na^{+}$ ions in waterglass, which contains 8 wt% of $SiO_{2}$. Xylene, which has a low vapor pressure, was used as a solution substitutor to prevent the formation a cracks during drying. Various surface modifiers like as hexamethyldisilazane (HMDSZ), trimethylchlorosilane (TMCS), methyltriethoxylsilane (MTES), methyltrimethoxysilane (MTMS) and phenyltriethoxysilane (PTES) were used in order to improve hydrophobicity of the waterglass Silica aerogel. Some physical properties of the surface modified aerogels were investigated by FT-IR, TGA, BET and SEM. Hydrophobicity and hydrophilicity of Silica aerogel is attributed to the Si-OH bond and the non-polar C-H bond groups on the surface of aerogel. Crack-free waterglass aerogel with >90 % of porosity, 17 nm of pore size and <0.15 $g/cm^{3}$ of density was prepared. HMDSZ and TMCS are effective as a surface modifier
Kim, Hong-Sung;Kim, Jong-Tae;Jung, Young-Jin;Ryu, Su-Chak;Son, Hong-Joo;Kim, Yong-Gyun
Macromolecular Research
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v.15
no.1
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pp.65-73
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2007
Chitosan, fibroin, and hydroxyapatite are natural biopolymers and bioceramics that are biocompatible, biodegradable, and resorb able for biomedical applications. The highly porous, chitosan-based, bioceramic hybrid composite, chitosanlfibroin-hydroxyapatite composite, was prepared by a novel method using thermally induced phase separation. The composite had a porosity of more than 94% and exhibited two continuous and different morphologies: an irregularly isotropic pore structure on the surface and a regularly anisotropic multilayered structure in the interior. In addition, the composite was composed of an interconnected open pore structure with a pore size below a few hundred microns. The chemical composition, pore morphology, microstructure, fluid absorptivity, protein permeability, and mechanical strength were investigated according to the composition rate of bioceramics to biopolymers for use in tissue engineering. The incorporation of hydroxyapatite improved the fluid absorptivity, protein permeability, and tenacity of the composite while maintaining high porosity and a suitable microstructure.
A high thermal conductive AlN composite coating is attractive in thermal management applications. In this study, AlN-YAG composite coatings were manufactured by atmospheric plasma spraying from two different powders: spray-dried and plasma-treated. The mixture of both AlN and YAG was first mechanically alloyed and then spray-dried to obtain an agglomerated powder. The spray-dried powder was primarily spherical in shape and composed of an agglomerate of primary particles. The decomposition of AlN was pronounced at elevated temperatures due to the porous nature of the spray-dried powder, and was completely eliminated in nitrogen environment. A highly spherical, dense AlN-YAG composite powder was synthesized by plasma alloying and spheroidization (PAS) in an inert gas environment. The AlN-YAG coatings consisted of irregular-shaped, crystalline AlN particles embedded in amorphous YAG phase, indicating solid deposition of AlN and liquid deposition of YAG. The PAS-processed powder produced a lower-porosity and higher-hardness AlN-YAG coating due to a greater degree of melting in the plasma jet, compared to that of the spray-dried powder. The amorphization of the YAG matrix was evidence of melting degree of feedstock powder in flight because a fully molten YAG droplet formed an amorphous phase during splat quenching.
Niobium is one of the most important and rarest metals, and is used in the electronic and energy industries. However, it's extremely high melting point and oxygen affinity limits the manufacture of Nb coating materials. Here, a Nb coating material is manufactured using a kinetic spray process followed by hot isotactic pressing to improve its properties. OM (optical microscope), XRD (X-ray diffraction), SEM (scanning electron microscopy), and Vickers hardness and EPMA (electron probe micro analyzer) tests are employed to investigate the macroscopic properties of the manufactured Nb materials. The powder used to manufacture the material has angular-shaped particles with an average particle size of $23.8{\mu}m$. The porosity and hardness of the manufactured Nb material are 0.18% and 221 Hv, respectively. Additional HIP is applied to the manufactured Nb material for 4 h under an Ar atmosphere after which the porosity decreases to 0.08% and the hardness increases to 253 Hv. Phase analysis after the HIP shows the presence of only pure Nb. The study also discusses the possibility of using the manufactured Nb material as a sputtering target.
A bulk-type Ta material is fabricated using the kinetic spray process and its microstructure and physical properties are investigated. Ta powder with an angular size in the range $9-37{\mu}m$ (purity 99.95%) is sprayed on a Cu plate to form a coating layer. As a result, ~7 mm-sized bulk-type high-density material capable of being used as a sputter material is fabricated. In order to assess the physical properties of the thick coating layer at different locations, the coating material is observed at three different locations (surface, center, and interface). Furthermore, a vacuum heat treatment is applied to the coating material to reduce the variation of physical properties at different locations of the coating material and improve the density. OM, Vickers hardness test, SEM, XRD, and EBSD are implemented for analyzing the microstructure and physical properties. The fabricated Ta coating material produces porosity of 0.11~0.12%, hardness of 311~327 Hv, and minor variations at different locations. In addition, a decrease in the porosity and hardness is observed at different locations upon heat treatment.
Park, Dahee;Jung, Eun-Mi;Yang, Sangsun;Yun, Jung-Yeul
Journal of Powder Materials
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v.22
no.2
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pp.87-92
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2015
Metallic porous materials have many interesting combinations of physical and geometrical properties with very low specific weight or high gas permeability. In this study, highly porous Cu foam is successfully fabricated by a slurry coating process. The Cu foam is fabricated specifically by changing the coating amount and the type of polyurethane foam used as a template. The processing parameters and pore characteristics are observed to identify the key parameters of the slurry coating process and the optimized morphological properties of the Cu foam. The pore characteristics of Cu foam are investigated by scanning electron micrographs and micro-CT analyzer, and air permeability of the Cu foam is measured by capillary flow porometer. We confirmed that the characteristics of Cu foam can be easily controlled in the slurry coating process by changing the microstructure, porosity, pore size, strut thickness, and the cell size. It can be considered that the fabricated Cu foams show tremendous promise for industrial application.
Polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow fiber membrane is widely used for water treatment. However, the weak mechanical strength of PVDF limits its application. To enhance its tensile strength, a double-layer composite hollow fiber membrane, with PVDF and polyetherimide as the external and inner layers, respectively, was successfully prepared through phase inversion technique. The effects of additive content, air gap distance, N,N-dimethyl-acetamide content in the inner core liquid, and the temperature of external coagulation bath on the membrane structure, permeation flux, rejection, tensile strength, and porosity were determined. Experimental results showed that the optimum preparation conditions for the double-layer composite hollow fiber membrane were as follows: PEG-400 and PEG-600, 5 wt%; air gap distance, 10 cm; inner core liquid and the external coagulation bath should be water; and temperature of the external coagulation bath, 40 C. A single layer PVDF hollow fiber membrane (without PEI layer) was also prepared under optimum conditions. The double-layer composite membrane remarkably improved the tensile strength compared with the single-layer PVDF hollow fiber membrane. The permeation flux, rejection, and porosity were also slightly enhanced. High-tensile strength hollow fiber PVDF ultrafiltration membrane can be fabricated using the proposed technique.
Purpose: This study was performed to investigate the release behavior of bioactive materials as a BMP-2 embedding on the porous titanium implant. Methods: Porous Ti implant samples were fabricated by sintering of spherical Ti powders in a high vacuum furnace. Specimens diameter and height were 4mm and 10mm. Embedding materials were used to stamp ink. Sectional images, porosity and release behavior of porous Ti implants were evaluated by scanning electron microscope(SEM), mercury porosimeter and UV-Vis-NIR spectrophotometer. Results: Internal pore structure was formed fully open pore. Average pore size and porosity were $8.993{\mu}m$ and 8.918%. Embedding materials were released continually and slowly. Conclusion: Porous Ti implant was fabricated successfully by sintering method. Particles are necking strongly each other and others portions were vacancy. Therefore bioactive materials will be able to embedding to porous Ti implants. If the development of the fusion implant of the bioactive material will be able to have the chance to several patients.
Ann Ki-Yong;Kim Hong-Sam;Kim Yang-Bae;Moon Han-Young
Journal of the Korea Concrete Institute
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v.17
no.3
s.87
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pp.481-485
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2005
The present study examines the distribution of calcium hydroxide, unhydrated cement grain and porosity at the steel-concrete interface. The formation of calcium hydroxide has been confirmed by microscopic analysis using BSE images containing the ITZ between the steel and concrete. It was found that calcium hydroxide does not form a layer on the steel surface, different from the hypothesis that has been available in investigating the corrosion of steel in concrete, ranging from 5 to $10\%$ within the steel surface. Moreover, the high level of porosity at the ITZ was observed, accounting for $30\%$, which may reduce the buffering capacity of cement hydration products against a local fall in the pH. These findings may imply that the mole of ($Cl^-$) :($OH^-$) in pore solution as chloride threshold level lead to wrong judgement or to a wide range of values.
Porosity in polymer matrix composites increases rapidly during thermochemical decomposition at high temperatures. The generation of pores reduces elastic moduli and failure strengths of composite materials, and gas pressures in internal pores influence thermomechanical behaviors. In this paper, micromechanical finite element analysis is carried out by using two-dimensional representative volume elements for unidirectionally fiber-reinforced composites with porous matrix. According to the state of the pores, effective elastic moduli, poroelastic parameters and failure strengths of the overall composites are investigated in detail. In particular, it is confirmed that the failure strengths in the transvers and through-thickness directions are predicted much more weakly than the strength of nonpored matrix, and decrease consistently as the porosity of matrix increases.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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