Czasopismo | INŻYNIERIA MATERIAŁOWA | Rocznik 2018 - zeszyt 5

Frustules of Didymosphenia geminata as a modifier of resins

Pancerzyki Didymosphenia geminata jako faza zbrojąca żywicę epoksydową

10.15199/28.2018.5.2

nr katalogowy: 116742
10.15199/28.2018.5.2

Streszczenie

The paper reports properties of the resin matrix with frustules of diatoms Didymosphenia geminata. The samples of resin containing up to 70% of the volume fraction of the frustules have been prepared in a relatively simple procedure for a commercial resin and using the frustules "harvested" in one of the rivers in Poland by a manual mixing. The compression tests of the samples proved the strengthening effect of the frustules, with the apparent compression modulus increasing by 100% for the volume fraction of 60%. The results of this investigation indicate a high potential of D. geminata frustules in composite technology.

Abstract

Didymosphenia geminata to słodkowodna okrzemka charakteryzująca się krzemionkowym pancerzykiem i stylikiem wytworzonym z zewnątrzkomórkowego materiału polimerowego. Wymiary pojedynczego pancerzyka D. geminata, wynoszą 80÷140 μm długości i 35÷45 μm szerokości, co sprawia, że jest jedną z większych okrzemek. Zgodnie z trendem stosowania materiałów biologicznych i biomimicznych w pracy przyjęto założenie, że pancerzyki okrzemek mogą być potencjalnie zastosowane jako faza zbrojąca w materiałach kompozytowych o osnowie polimerowej. Jednym z najczęściej stosowanych materiałów na osnowę w kompozytach polimerowych jest żywica epoksydowa. Żywica tego typu jest zbrojona proszkami. Celem niniejszej pracy było zbadanie wykorzystania w tej roli pancerzyków okrzemki Didymosphenia geminata. Podjęte badania polegały na wytworzeniu serii próbek materiałów kompozytowych na osnowie z żywicy epoksydowej z różnym udziałem objętościowym napełniacza. Otrzymane próbki scharakteryzowano pod kątem ich struktury i właściwości mechanicznych.

Słowa kluczowe

Keywords

Bibliografia

[1] Spaulding S., Elwell L.: Increase in nuisance blooms and geographic expansion of the freshwater diatom Didymosphenia geminata. U.S. Geological Survey Open-File Report (2007)-1425 38.
[2] Bhatt J., Bhaskar A., Pandit M. K.: Biology, distribution and ecology of Didymosphenia geminata (Lyngbye) Schmidt an abundant diatom from the Indian Himalaya rivers. Aquatic Ecology 42 (2008) 347÷353.
[3] Bothwell M., Taylor B., Kilroy C.: The Didymo story: the role of low dissolved phosphorus in the formation of Didymosphenia geminata blooms. Diatom Research 29 (2014) 229÷236.
[4] Kilroy C., Bothwell M.: Attachment and short-term stalk development of Didymosphenia geminata: effects of light, temperature and nutrients. Diatom Research 29 (2014) 237÷248.
[5] Rost A., Fritsen C.: Influence of a tributary stream on benthic communities in a Didymosphenia geminata impacted stream in the Sierra Nevada, USA. Diatom Research 29 (2014) 249÷257.
[6] Gillis C., Lavoie I.: A preliminary assessment of the effects of Didymosphenia geminata nuisance growths on the structure and diversity of diatom assemblages of the Restigouche River basin, Quebec, Canada. Diatom Research 29 (2014) 281÷292.
[7] Leone P., Cerda J., Sala S., Reid B.: Mink (Neovison vison) as a natural vector in the dispersal of the diatom Didymosphenia geminata. Diatom Research 29 (2014) 259÷266.
[8] Moffat M. C.: An ultrastructural study of Didymosphenia geminata (Bacillariophyceae). Transactions of the American Microscopical Society 113 (1994) 59÷71 DOI:10.2307/3226580.
[9] Ehrlich H., Motylenko M., Sundareshwar P., Ereskovsky A., Zgłobicka I., Noga T., Płociński T., Suski S., Bilski H., Wysokowski M., Stöcker H., Makarova A., Vyalikh D., Walter J., Molodtsov S., Bazhenov V., Petrenko I., Langer E., Richter A., Niederschlag E., Pisarek M., Springer A., Gelinsky M., Rafaja D., Witkowski A., Meyer D., Jesionowski T., Kurzydłowski K. J.: Multiphase biomineralization: Enigmatic invasive siliceous diatoms produce crystalline calcite. Advanced Functional Materials 26 (2016) 2503÷2510 DOI:10.1002/adfm.201504891.
[10] Parkinson J., Gordon R.: Beyond micromachining: The potential of diatoms. Trends in Biotechnology 17 (1999) 190÷196 DOI:10.1016/S0167- 7799(99)01321-9.
[11] Losic D., Mitchell J. G., Voelcker N. H.: Diatomaceous lessons in nanotechnology and advanced materials. Advanced Materials 21 (2009) 2947÷2958 DOI:10.1002/adma.200803778.
[12] Fuhrmann T., Landwehr S., El Rharbl-Kucki M., Sumper M.: Diatoms as living photonic crystals. Applied Physics B: Lasers and Optics 78 (2004) 257÷260 DOI:10.1007/s00340-004-1419-4.
[13] De Stefano L., Rea I., Rendina I., De Stefano M., Moretti L.: Lensless light focusing with the centric marine diatom Coscinodiscus walesii. Optics Express 15 (2007) 18082÷18088 DOI:10.1364/OE.15.018082.
[14] Nassif N., Livage J.: From diatoms to silica-based biohybrids. Chemical Society Reviews 40 (2011) 849÷859 DOI:10.1039/c0cs00122h.
[15] Aw M. S., Simovic S., Yu Y., Addai-Mensah J., Losic D.: Porous silica microshells from diatoms as biocarrier for drug delivery applications. Powder Technology 223 (2012) 52÷58 DOI:10.1016/j.powtec.2011.04.023.
[16] Borowitzka M.: Microalgae for aquaculture: Opportunities and constraints. Journal of Applied Phycology 9 (1997) 393÷401.
[17] Lebeau T., Robert J.: Diatom cultivation and biotechnologically relevant products. Part I: Cultivation at various scales. Applied Microbiology and Biotechnology 60 (2003) 612÷623.
[18] Bulota M., Budtova T.: Valorisation of macroalgae industrial by-product as filler in thermoplastic polymer composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 90 (2016) 271÷277.
[19] Kim J. R., Netravali A. N.: Self-healing green composites based on soy protein and microfibrillated cellulose. Composites Science and Technology 143 (2017) 22÷30.
[20] Sapalidis A. A., Katsaros F. K., Romanos G. E., Kakizis N. K., Kanellopoulos N. K.: Preparation and characterization of novel poly-(vinyl alcohol)-Zostera flakes composites for packaging applications. Composites Part B: Engineering 38 (2007) 398÷404 DOI:10.1016/j.compositesb. 2006.04.005.
[21] Chen P. Y., Lin A. Y. M., Lin Y. S., Seki Y., Stokes A. G., Peyras J., Olevsky E. A., Meyers M. A., McKittrick J.: Structure and mechanical properties of selected biological materials. Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials 1 (2008) 208÷226 DOI:10.1016/j.jmbbm.2008.02.003.
[22] Losic D., Short K., Mitchell J., Lal R.: AFM nanoindentations of diatom biosilica surfaces. Langmuir 23 (2007) 5014÷5021.
[23] Pletikapić G., Berquand A., Radić T. M., Svetličić V.: Quantitative nanomechanical mapping of marine diatom in seawater using peak force tapping atomic force microscopy. Journal of Phycology 48 (2012) 174÷185.
[24] Almqvist N., Delamo Y., Smith B. L., Thomson N. H., Bartholdson Å., Lal R., Brzezinski M., Hansma P. K.: Micromechanical and structural properties of a pennate diatom investigated by atomic force microscopy. Journal of Microscopy 202 (2001) 518÷532 DOI:10.1046/j.1365- 2818.2001.00887.x.
[25] Subhash G., Yao S., Bellinger B., Gretz M.: Diatom frustules using nanoindentation. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 5 (2005) 40÷50.
[26] Subhash G., Yao S., Bellinger B., Gretz M. R.: Investigation of mechanical properties of diatom frustules using nanoindentation. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 5 (2005) 50÷56 DOI:10.1166/jnn.2005.006.
[27] Hamm C. E., Merkel R., Springer O., Jurkojc P.: Architecture and material properties of diatom shells provide effective mechanical protection. Nature 421 (2003) 841÷843.
[28] Li J., Ma J., Jiang T., Khan F., Wang Y., Chen Y., Yan B., Liu S.: Combined membrane emulsification with biomimetic mineralization: Designing and constructing novel organic-inorganic hybrid microspheres for enzyme immobilization. Composites Science and Technology 141 (2017) 56÷64 DOI:10.1016/j.compscitech.2017.01.008.
[29] Liu S., Fan X., He C.: Improving the fracture toughness of epoxy with nanosilica-rubber core-shell nanoparticles. Composites Science and Technology 125 (2016) 132÷140 DOI:10.1016/j.compscitech.2016.01.009.
[30] Yao H., Hawkins S. A., Sue H.: Preparation of epoxy nanocomposites containing well-dispersed graphene nanosheets. Composites Science and Technology (2017) DOI:10.1016/j.compscitech.2017.04.026.
[31] Joseph P., Joseph K., Thomas S.: Effect of processing variables on the mechanical properties of sisal-fiber-reinforced polypropylene composites. Composites Science and Technology 59 (1999) 1625÷1640.
[32] Ichazo M., Albano C., González J., Perera R., Candal M.: Polypropylene/ wood flour composites: treatments and properties. Composite Structures 54 (2001) 207÷214.
[33] Suarez J., Coutinho F., Syndenstricker T.: SEM studies of tensile fracture surfaces of polypropylene — sawdust composites. Polymer Testing 22 (2003) 819÷824 DOI:10.1016/S0142-9418(03)00017-5.

Jeśli masz wykupiony/przyznany dostęp - zaloguj się. Skorzystaj z naszych propozycji zakupu!

Publikacja


e-Publikacja (format pdf) - nr 116742 "Frustules of Didymospheni..." licencja: Osobista Produkt cyfrowy	10.00 zł

Zeszyt


INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - e-zeszyt (pdf) 2018-5 licencja: Osobista Produkt cyfrowy	65.00 zł

Prenumerata

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - prenumerata cyfrowa
licencja: Osobista

Produkt cyfrowy
Nowość

402.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna + wysyłka
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - papierowa prenumerata roczna	492.00 zł brutto 455.56 zł netto 36.44 zł VAT (stawka VAT 8%)
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - pakowanie i wysyłka	21.00 zł brutto 17.07 zł netto 3.93 zł VAT (stawka VAT 23%)

513.00 zł

INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS
licencja: Osobista

Szczegóły pakietu

Nazwa
INŻYNIERIA MATERIAŁOWA - PAKIET prenumerata PLUS (Prenumerata papierowa + dostęp do portalu sigma-not.pl + e-prenumerata)	600.00 zł brutto 555.56 zł netto 44.44 zł VAT (stawka VAT 8%)

600.00 zł

Zeszyt

2018-5

Twój Koszyk

Publikacja

Zeszyt

Prenumerata

Zeszyt

Czasopisma