Ti-0 film is a kind of biocompatible surface materials. In this paper, a new method, glow discharge plasma oxidizing, has been used in synthesizing Ti-O gradient films on Ti6A14V substrates. The effects of ion bombardment and process parameters on the structures of titanium oxide layers have been investigated. The results demonstrate that DC glow plasma oxidizing is more efficient in preparation of dense, hard, and high adhesive Ti-O biomedical films on titanium and its alloys. Samples treated by this method show higher hardness values than by others. Especially, in the condition of hollow cathode discharge, the ion bombardment enhances ionization of oxygen, promotes the oxygen permeation and facilitates the formation of the oxide of low valence states of titanium.
A gallocyanine-bound nanoporous titanium dioxide electrode system was investigated to carry out a mediated enzyme reaction. Gallocyanine was bound either directly or through an aminopropylsilane linker to the film of nanoporous titanium dioxide and used as a mediator for nitrate reductase in the mediated enzymatic nitrate reduction. The electrode with the aminopropylsilane linker showed 20% higher efficiency of electron transfer at the same potential than that directly linked. The prepared electrodes showed $0.26{\mu}mol/h$ nitrate reduction at a $100mm^2$ surface of the electrode, and linear current response on nitrate ion concentration up to 1.0 mM, which is very useful as a biosensor of nitrate ion in water.
Song, Jun-Ho;Bae, Joongho;Lee, Ko-woon;Lee, Ilbok;Hwang, Keebum;Cho, Woosuk;Hahn, Sang June;Yoon, Songhun
Journal of Industrial and Engineering Chemistry
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제68권
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pp.124-128
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2018
Titanium doping is employed to enhance the structural strength of a high-Ni layered cathode material in lithium ion batteries during high temperature cycling. After Ti-doping, the external morphology remains similar, but the lattice parameters of the layered structure are slightly shifted toward larger values. With application of the prepared materials as cathodes in lithium-ion batteries, the initial capacities are similar but the cycling performance at $25^{\circ}C$ is enhanced by Ti-doping. During high temperature cycling at $60^{\circ}C$, furthermore, highly improved capacity retention is achieved with the Ti-doped material (95% of initial capacity at 50th cycles), while cycle fading is accelerated with the bare electrode. This enhancement is attributed to better retention of the compressive strength of the particles and retarded crack formation within the particles. In addition, impedance increase is reduced in the Ti-doped electrode, which is attributed to an improvement in the structural strength of the high-Ni cathode material with Ti-doping.
Titanium nitride(TiN) has been synthesized by nitrogen ion irradiation onto the Ti thin film deposited on STD11 and SKH9 tool materials. The effect of irradiation flux and substrate temperature on the formation behavior and mechanical properaties of TiN were investigated through X-ray diffraction analysis, hardness and pin-on-disc wear testings. Nitrogen ion irradiation onto arc evaporated Ti thin film produced TiN of < 200> orientation at elevated temperature and thereby enhancing surface microhardness by 50% at maximum. Wear resistance was also improved by nitrogen irradiation at most process conditions. The enhancement of wear resistance appeared to be more effective for the nitrogen irradiated conditions at room temperature than at elevated temperature.
Titanium nitride and related overlayers produced by arc ion plating (AIP) are applied as commercial coatings in world-wide scale since the middle of 80s. Due to the achievements of low temperature deposition (LTD), they begin now to be used as wear and corrosion-resistant coatings for machine parts, besides applications on cemented carbide and high speed steel cutting tools. On the other side, TiN can be now applied successfully to brass, Al-alloy, ZnAl alloy articles as decorative coating through LTD. Various nitrides, carbonitrides, borides and other refractory compounds, such as (Ti, Al)N, TiCN, CrN, are used as the coatings for special heavy-duty working conditions instead of TiN since 90s. More and more multilayer coatings are applied now substituting single layer ones. Duplex processes are under development.
Objectives: The extent of bone formation that occurs at the interface of metallic implants and bone is determined by the number and activity of osteoblastic cells. Stress proteins may be contributing determinants of cell viability in altered environments. Hsp27 is a small Mr hsp which is known as a molecular chaperone. Methods: To better understand how heat shock protein 27 contributes to endosseous implant - associated metal ions affects on osteoblastic cell viability, the effect of chromium and titanium ions were compared to effects of cadmium ions in the ROS17/2.8 osteoblastic cell line. Results: ROS17/2.8 osteoblastic cell line demonstrated ion - specific reductions in growth; reductions were significantly greater for cadmium than for chromium or titanium. Chromium impaired growth of cultures without altering cell viability measured using the MTT assay. A stable transformed cell line expressing additional hsp27(clone "A7") was resistant to the toxic effects of titanium and partially protected from cadmium toxicity. Conclusions: A role for hsp27 in protection of osteoblastic cells from metal ion toxicity is supported by the chromium - induced elevations in hsp27 abundance and the behavior of the A7 cell line in response to metal ions in culture. Similar biochemical responses to altered cellular environments may contribute to the fate of tissues adjacent to select metallic implants.
PURPOSE. This study focused on in vitro cell differentiation and surface characteristics in a magnesium coated titanium surface implanted on using a plasma ion source. MATERIALS AND METHODS. 40 commercially made pure titanium discs were prepared to produce Ti oxide machined surface (M) and Mg-incorporated Ti oxide machined surface (MM). Surface properties were analyzed using a scanning electron microscopy (SEM). On each surface, alkaline phosphatase (ALP) activity, alizarin red S staining for mineralization of MC3T3-E1 cells, and quantitative analysis of osteoblastic gene expression, were evaluated. Actin ring formation assay and gene expression analysis of TRAP and GAPDH performing RT-PCR were performed to characterize osteoclast differentiation on mouse bone marrow-derived macrophages (BMMs). RESULTS. MM showed similar surface morphology and surface roughness with M, but was slightly smoother after ion implantation at the micron scale. M was more hydrophobic than MM. No significant difference between surfaces on ALP activity at 7 and 14 days were observed. Real-time PCR analyses showed similar levels of mRNA expression of the osteoblast phenotype genes; osteopontin (OPN), osteocalcin (OCN), bone sialoprotein (BSP), and collagen 1 (Col 1) in cell grown on MM at 7, 14 and 21 days. Alizarin red S staining at 21 days showed no significant difference. BMMs differentiation increased in M and MM. Actin ring formation assay and gene expression analysis of TRAP showed osteoclast differentiation to be more active on MM. CONCLUSION. Both M and MM have a good effect on osteoblastic cell differentiation, but MM may speed the bone remodeling process by activating on osteoclast differentiation.
낮은 산소 부분압과 긴 타깃-기판 거리에서 DC 반응이온 마그네트론 스퍼터링(reactive magnetron sputtering ; RMS) 방법으로 $TiO_2$ 박막을 증착하였으며, 증착되는 박막에 end-Hall 이온 소스를 이용하여 아르곤 이온빔 보조 증착을 해 주었다. $TiO_2$ 박막의 광학적 특성은 분광광도계에서 측정된 투과율과 반사율 스펙트럼을 이용하여 분석하였고, 구조적 특성은 AFM과 XRD를 이용하여 분석하였다. 이온빔 보조 RMS 방법으로 증착된 $TiO_2$ 박막은 일반적인 RMS로 증착된 박막보다 조밀도가 높고, 흡수가 낮으며, 표면거칠기가 작았다. 본 연구에서는 이온빔 보조 RMS 방법이 유전체 광학박막 코팅에 적용될 수 있음을 보여준다.
Valbuena-Nino, E.D.;Gil, L.;Hernandez, L.;Sanabria, F.
Advances in materials Research
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제9권1호
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pp.1-14
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2020
The hybrid method of three-dimensional ion implantation and electric arc is presented as a novel plasma-ion technique that allows by means of high voltage pulsed and electric arc discharges, the bombardment of non-metallic and metallic ions then implanting upon the surface of a solid surface, especially out of metallic nature. In this study AISI/SAE 4140 samples, a tool type steel broadly used in the industry due to its acceptable physicochemical properties, were metallographically prepared then surface modified by implanting titanium and simultaneously titanium and nitrogen particles during 5 min and 10 min. The effect of the ion implantation technique over the substrate surface was analysed by characterization and electrochemical techniques. From the results, the formation of Ti micro-droplets upon the surface after the implantation treatment were observed by micrographs obtained by scanning electron microscopy. The presence of doping particles on the implanted substrates were detected by elemental analysis. The linear polarization resistance, potentiodynamic polarization and total porosity analysis demonstrated that the samples whose implantation treatment with Ti ions for 10 min, offer a better protection against the corrosion compared with non-implanted substrates and implanted at the different conditions in this study.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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