Essential material properties of bioactive silicate glasses and the implementation of topographical features

Pföss, Barbara Sophie; Conradt, Reinhard (Thesis advisor); Boccaccini, Aldo R. (Thesis advisor); Roos, Christian Hans-Georg (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Ein phasentheoretischer Ansatz bildet die Grundlage für eine thermodynamische Beschreibung von bioaktiven Gläsern. Sowohl das Auflösungsverhalten als auch die Kristallisationseigenschaften werden als grundlegende Materialeigenschaften ausführlich diskutiert mit der Absicht theoretische Konzepte mit experimentellen Ergebnissen zu verbinden. Um die Auflösung bioaktiver Gläser zu beschreiben, wird die Gibbs'sche Hydratationsenergie berechnet und mit kinetischen Modellen verknüpft, wobei sowohl die Gleichgewichtsbedingungen als auch die Reaktionsraten berücksichtigt werden. Diffusionskoeffizienten von aus dem Glas austretenden Alkali- und Erdalkalielemente und die Reaktionsgeschwindigkeit der Netzwerkauflösung werden experimentell bestimmt. Aus einem Mehrkomponentenglas werden Tammann-Kurven berechnet, die Keimbildungsrate und Kristallisationsgeschwindigkeit der einzelnen Phasen modelliert und mit Hilfe dieser Informationen TTT-Kurven für jede einzelne Phase erhalten. Die Berechnungen werden im Zusammenhang experimentellen Arbeiten diskutiert und stimmen mit den ermittelten Daten aus der Thermoanalyse, Röntgenbeugung und Mikroskopie überein. Neben der Charakterisierung wesentlicher Materialeigenschaften ist die Implementierung einer durch Gießen erzeugten Oberflächentopographie ein weiteres Ziel. Eine Form mit 15 μm tiefen Rillen wird mit Glasschmelze gefüllt, um die Oberflächeneigenschaften erfolgreich auf der Glasoberfläche zu übertragen. Während der Formfüllung bestimmt das Zusammenspiel von Parametern wie der Benetzung, die hauptsächlich durch das Formmaterial bestimmt wird, und der Viskosität der Schmelze, inwieweit eine Topographie von einer Oberfläche auf eine andere übertragen werden kann.

Identifikationsnummern

Downloads