Carbon - metal (Ti) nanocomposite thin films  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
101453
Type PD
Principal investigator Balázsi, Katalin
Title in Hungarian Szén - fém (Ti) nanokompozit vékonyrétegek
Title in English Carbon - metal (Ti) nanocomposite thin films
Keywords in Hungarian nanokompozit, C-Ti, TEM, biokompatibilitás, keménység
Keywords in English nanocomposite, C-Ti, TEM, biocompatibility, hardness
Discipline
Material Science and Technology (engineering and metallurgy) (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Nanotechnology (Materials technology)
Panel Engineering, Metallurgy, Architecture and Transport Sciences
Department or equivalent Institute of Technical Physics and Materials Science (Research Center of Natural Sciences, Hungarian Academy of Sciences)
Starting date 2011-09-01
Closing date 2014-08-31
Funding (in million HUF) 20.339
FTE (full time equivalent) 2.40
state closed project
Summary in Hungarian
A tervezett kutatás témája a nanokompozit szén - fém (Ti) vékonyréteg előállítása magnetronos porlasztással és a növekedési mechanizmusának elektronmikroszkópos vizsgálata. Vizsgálat tárgyát képezi továbbá a kialakulás fizikai és kémiai folyamatainak feltárása, a kialakuló szerkezet és a fizikai tulajdonságok közötti kapcsolatok meghatározása. A kutatómunka új nanokompozit rétegek kifejlesztését segíti elő (szem előtt tartva a funkcionális alkalmazásokat), melyek megnövelik a rétegek alkalmazásainak lehetőségeit . Védőbevonatok, hidrofób anyagok, öntisztuló vagy biokompatibilis bevonatok lehetnek majd a megcélzott alkalmazási területek. A kutatómunka fő célja ugyanazzal a technikával előállított (magnetronos porlasztás), de különböző depozíciós paraméterekkel kifejlesztett C-Ti bevonatok előállítása, melynek különböző alkalmazási területei lehetnek. Így például, öntisztulő védőbevonat dekoratív és használati tárgyakra, mobiltelefon borítókra és a biokompatibilisal rendelkező TiCN réteg testi implantátumként való alkalmazása is előnyős lehet. Az elért kutatási eredményeket referált szakmai folyóiratokban, nemzetközi konferenciákon előadás és poszter formájában, illetve konferencia kiadványokban megjelenő cikkek formájában közöljük.
Summary
The planned research will be the nanocomposite carbon – metal (Ti) thin films preparation by magnetron sputtering and the investigation of their growth mechnaism by electron microscopy.
Furthermore, the formation of physical and mechanical processes, the relationship between the evolving structure and physical properties of films will be excavate.
This research work will relieved the development of new nanocomposite thin films ( considering the functional applications), which grease the application potencial of films.
The main aims of research work are the development of different carbon-metal (Ti) coatings by magnetron sputtering but at various deposition parameters, which will be applied as self-cleaning protective coating for decorative things, for mobil phones, and as biocompatible TiCN coating for body implants.
The realized research results will be published in international journals with high impact factors, and will be presented on national and international conferences as presentation or posters.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A 3 éves kutatás célja a multifunkcionális szén – titán bevonatok előállítása és vizsgálata volt, különös tekintettel a szerkezeti, mechanikai és biológiai tulajdonságokra nézve. A projekt munkatervének minden pontja teljesült. A kutatómunka során megvizsgáltam a porlasztási paraméterek hatását a létrejött szerkezetre és ennek hatását a különböző tulajdonságokra is. Az amorf szén mátrixban elhelyezkedő oszlopos TiC nanokristályok kiváló keménységgel (18 – 60 GPa) és rugalmassági modulusszal (205 – 405 GPa) bírnak, emellett a stabil szerkezetüknek köszönhetően alkalmazhatóak védőbevonatokként orvosi implantátumok felületén. Hidrofób tulajdonságuknak köszönhetően víztaszító bevonatok előállítására is felhasználhatók. A 3 éves kutatás alatt 12 db publikáció született, amelyek rangos folyóiratban jelentek meg vagy publikálás alatt vannak. Összesített impakt faktor ~ 20. A kutatási eredményeit több nemzetközi és hazai konferencián mutattam be, melyek közül 4 db előadás meghívott volt.
Results in English
The aim of project was the development of multifuncional carbon - titanium coating emphasizing the relation among preparation parameters, structural, mechanical and biological properties of thin films. Each point of workplan was fulfilled. I have examined the influence of the sputtering parameters on the structure and different properties of films as well. The columnar TiC nanocrystals located in the amorphous thin carbon matrix showed excellent hardness (18-60 GPa) and elastic modulus (205-405 GPa). Due to their stable structure, they can be applied as protective coatings of surgical implants. The next potential application may be the hydrophobe protective or hard coatings, beacuse all TiC based films exhibited the hydrophobic behaviour. The results were published in 12 journal papers, many from them were already published others are under publication in prestigious scientific journals. Cumulative impact factor is ~ 20. The project´s results were presented at several international and national conferences, 4 of them were invited lectures
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=101453
Decision
Yes





 

List of publications

 
Olah N., Veres M., Sulyok A., Menyhard M., Gubicza J., Balazsi K.: Examination of nanocrystalline TiC/amorphous C deposited thin films, Journal of European Ceramic Society, 34 (14) pp. 3421, 2014
Sang-Woon Lee, Csaba Balázsi, Katalin Balazsi, Dong-Hyung Seo, Han Sung Kim, Chang-Hyen Kim, Seong-Gon Kim: Comparative study of hydroxyapatite prepared from seashells and eggshells as a bone graft material, Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 11(2) pp. 113, 2014
Katalin Balázsi, Marta Vandrovcová, Lucie Bačáková, Csaba Balázsi, Imre Bertóti,François Davin and György Radnóczi: Mechanical behavior of bioactive TiC nanocomposite thin films, Materials Science Forum, 729, pp 296-301, 2013
Csaba Balázsi, Gréta Gergely, Katalin Balázsi, Chang-Hoon Chae, Hye-Young Sim, Je Yong Choi, Seong-Gon Kim: Bone Formation with Nano-hydroxyapatite from Eggshell,, Materials Science Forum , 729, pp 25-30., 2013
K Balázsi, M Vandrovcová, L Bačáková, I Bertóti, C Balázsi: Development of biocompatible TiC/a:C nanocomposite barrier coating for dental implants, European Cells and Materials Vol. 24. Suppl. 1, pp. 36, ISSN 1473-2262, rövid közlemény, 2012
K Balázsi, G Gergely, C-H Chae, H-Y Sim, J-Y Choi, S-G Kim, C Balázsi: Biogenic hydroxyapatite from eggshell as bone formation material, European Cells and Materials Vol. 24. Suppl. 1, pp.18, ISSN 1473-2262, rövid közlemény, 2012
C Balázsi, G Gergely, R Xue, C Goldbeck, P.L. Perrotta, K Balázsi, P.I. Gouma: Biogenic nanosized hydroxyapatite / cellulose acetate composites for tissue engineering, European Cells and Materials Vol. 24. Suppl. 1, pp. 35, ISSN 1473-2262, rövid közlemény, 2012
Katalin Balazsi; Marta Vandrovcova; Lucie Bacakova; Csaba Balazsi: Structural and biocompatible characterization of TiC/a:C nanocomposite thin films, Materials Science and Engineering C, 33, pp. 1671-1675, 2013
K. Balázsi, C. Balázsi: Structural, mechanical and biological comparision of TiC and TiCN nanocomposites films, BIOCOMPOSITES: Fundamentals to industrial applications, (V. Kumar ed.), Taylor and Fransis, 2013
Csaba Balázsi, Orsolya Tapasztó, Zoltán Károly, Peter Kun, Katalin Balázsi, János Szépvölgyi: Structural andMechanical Properties of Milled Si3N4/CNTs Composites by Spark Plasma Sintering Method, Materials Science Forum , 729 pp 31-36., 2013
K. Balázsi, Á. Horváth, M. Horváth, P. Koncz, G. Göller, F. Cinar Sahin, O. Yücel, Cs.Balazsi: Nanostructured oxide dispersed strengthenedsteels:preparation and investigation, Powder Metallurgy Progress, 12(1) pp. 27-33, 2012
K. Balázsi, H.-Y. Sim, J.-Y. Choi, S.-G. Kim, C.-H. Chae, C. Balázsi: Biogenic nanosized hydroxyapatite as material for tissue engineering applications, IFMBE Proceedings , Vol. 38, pp. 190-193, 2013
K Balázsi, I E Lukács, S Gurbán, M Menyhárd, L Bacáková, M Vandrovcová, C Balázsi: Structural, mechanical and biological comparison of TiC and TiCN nanocomposites films, JOURNAL OF THE EUROPEAN CERAMIC SOCIETY 33:(12) pp. 2217-2221, 2013
K. Balázsi: Titán alapú biokompatibilis vékonyrétegek előállítása és vizsgálata, ELFT , Magyar Vákuumtársaság (HVS) (EETB),Budapest, 2012. Február 28, előadás, 2012
K. Balázsi, L. Bačáková, M. Vandrovcová, C. Balázsi, I. Bertóti, I. Vávra, P. Lobotka, G. Radnóczi: Carbon – metal nanocomposites prepared on silicon (001) wafers prepared by dc magnetron sputtering, International Symposium on New Frontier of Advanced Si-Based Ceramics and Composites, Seoul, Korea, 2012 Március 25-28, poszter and rövid szóbeli előadás, 2012
Csaba Balázsi, Gréta Gergely, Ruipeng Xue, Katalin Balázsi, Cheryl Goldbeck, Peter L. Perrotta, Pelagia-Irene Gouma: Bone cells growing by nano-hydroxyapatite / cellulose acetate composites,, International Conference on Bio-based Polymers and Composites, Siófok, Május 27-31, előadás, 2012
K Balázsi, G Gergely, C-H Chae, H-Y Sim, J-Y Choi, S-G Kim, C Balázsi: Biogenic hydroxyapatite from eggshell as bone formation material, eCM XIII: Bone Fixation, Repair & Regeneration (Focus CMF, Spine, Trauma, Vet) 24th – 26th June 2012, Davos, Switzerland, előadás, 2012
Balázsi, G Gergely, R Xue, C Goldbeck, P.L. Perrotta, K Balázsi, P.I. Gouma: Biogenic nanosized hydroxyapatite / cellulose acetate composites for tissue engineering, eCM XIII: Bone Fixation, Repair & Regeneration (Focus CMF, Spine, Trauma, Vet) 24th – 26th June 2012, Davos, Switzerland, poszter, 2012
K Balázsi, M Vandrovcová, L Bačáková, I Bertóti, C Balázsi: Development of biocompatible TiC/a:C nanocomposite barrier coating for dental implants, eCM XIII: Bone Fixation, Repair & Regeneration (Focus CMF, Spine, Trauma, Vet) 24th – 26th June 2012, Davos, Switzerland, poszter, 2012
K. Balazsi, I. Lukacs, M. Vandrovcova, L. Bacakova, Cs. Balazsi,: Preparation and characterization of HAp covered biocompatible TiC nanocomposite thin films, 17th International School on Condensed Matter Physiscs - Open Problems in Condensed Matter Physics, Biomedical Physics and their Applications – Varna, Bulgaria, Sep 2-7,, 2012
Katalin Balázsi, Je-Yong Choi, Seong-Gon Kim, Chang-Hoon Chae, Marta Vandrovcová, István E. Lukács, Zoltán May, Jenő Gubicza, Péter Szommer, Lucie Bačáková, Csaba Balázsi: Development of bioactive nanocomposite hydroxyapatite / TiC thin films,, Biomaterials and their surfaces, Herbertov - Horní Mlýn, 12-15 Szeptember 2012, CR, meghívott előadás, 2012
Katalin Balázsi, Je-Yong Choi, Seong-Gon Kim, Chang-Hoon Chae, Marta Vandrovcová, Lucie Bacáková, Csaba Balázsi: Bioactive nanocomposite hydroxyapatite / Ti-based thin films, EMRS Fall Meeting 2012, Warsaw, Poland, 2012 Szept. 17-21, poszter, 2012
K. Balázsi, C. Balázsi: Biogenic Hydroxyapatite Based Implant Material, BIOCOMPOSITES: Fundamentals to industrial applications, (V. Kumar ed.), Taylor and Fransis, 2014




Back »