Nou aliatge de magnesi per a aplicacions biomèdiques

Científics dels Departaments de Física i de Biologia Cel·lular de la Universitat Autònoma de Barcelona així com de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA) han desenvolupat una nou aliatge de magnesi no citotòxic amb millors propietats mecàniques i millor comportament davant la corrosió per mitjà de l'addició d'una petita quantitat de pal·ladi. Aquest nou aliatge té una aplicació potencial com a implant biodegradable.Científicos de los Departamentos de Física y Biología Celular de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) así como de la Institucion Catalana de Investigación y Estudios Avanzados (ICREA) han desarrollado una nueva aleación de magnesio no citotóxica con mejores propiedades mecánicas y mejor comportamiento frente a la corrosión por medio de la adición de una pequeña cantidad de paladio. Esta nueva aleación tiene una aplicación potencial como implantes biodegradables.Scientists from the Physics and the Cellular Biology Departments at the Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) and from the Catalan Institution for Research and Advanced Studies (ICREA) have developed a novel noncytotoxic magnesium alloy with improved mechanical performance and delayed corrosion phenomena through small palladium alloying. This novel alloy has potential applications as biodegradable implants

Mid-term meeting of SELECTA : an European Training Network on smart electrodeposited alloys for environmentally sustainable applications

Integrating sustainability with technological progress is becoming one of the major challenges in modern society. Since research agendas are mainly driven by the push for incessant economic growth, there is the risk of reaching a critical point where technological advances will no longer be possible due to the imbalance between demand and availability of natural resources. To face this issue, the European Training Network ‘Smart ELECTrodeposited Alloys for environmentally sustainable applications: from advanced protective coatings to micro/nanorobotic platforms’ (SELECTA) was launched in January 2015. SELECTA aims to integrate technological progress with environmental sustainability concerns, which is one of the major ‘Societal Challenges’ listed in the Horizon 2020 Work Programme

Fabricació d'òxids de molibdè per electrodeposició

Els òxids de metalls de transició són un material indispensable per a molts processos industrials. Una de les tècniques que s'utilitza per fabricar-los en forma de capa és l'electrodeposició, que consisteix en el creixement d'un material sobre un substrat mitjançant l'aportació d'electrons a ions presents en una dissolució. En aquest treball s'estudia com afecten certs paràmetres químics al tipus d'òxid de molibdè obtingut i les seves característiques i es presenta una forma senzilla de fabricar matrius ordenades d'estructures submicromètriques d'òxid de molibdè.Los óxidos de metales de transición son un material indispensable para muchos procesos industriales. Una de las técnicas que se utiliza para fabricarlos en forma de capa es la electrodeposición, que consiste en el crecimiento de un material sobre un sustrato mediante la aportación de electrones a iones presentes en una disolución. En este trabajo se estudia cómo afectan ciertos parámetros químicos al tipo de óxido de molibdeno obtenido y a sus características y se presenta una forma sencilla de fabricar matrices ordenadas de estructuras submicrométricas de óxido de molibdeno.Transition metal oxides are an essential material for many industrial processes. Electrodeposition, which consists in the growth of a material on a substrate through the reduction (gain of electrons) of an ion present in an electrolyte (dissolution), allows preparing transition metal oxides in thin film form. This work investigates to what extent certain chemical parameters affect the type of molybdenum oxide obtained and its features, and presents a simple route to build up ordered arrays of submicrometer molybdenum oxides

The influence of pore size on the indentation behavior of metallic nanoporous materials : a molecular dynamics study

In general, the influence of pore size is not considered when determining the Young's modulus of nanoporous materials. Here, we demonstrate that the pore size needs to be taken into account to properly assess the mechanical properties of these materials. Molecular Dynamics simulations of spherical indentation experiments on single crystalline nanoporous Cu have been undertaken in systems with: (i) a constant degree of porosity and variable pore diameter; and (ii) a constant pore diameter and variable porosity degree. The classical Gibson and Ashby expression relating Young's modulus with the relative density of the nanoporous metal is modified to include the influence of the pore size. The simulations reveal that, for a fixed porosity degree, the mechanical behavior of materials with smaller pores differs more significantly from the behavior of the bulk, fully dense counterpart. This effect is ascribed to the increase of the overall surface area as the pore size is reduced, together with the reduced coordination number of the atoms located at the pores edges

Estudi de l'estabilitat tèrmica de l'espinel·la NiCo2O4 mesoporosa

Els materials mesoporos (amb una mida controlada de porus entre els 2 i 50 nm) tenen com a tret diferencial la seva gran superfície específica, la qual els fa aptes per a aplicacions molt diverses. L'espinel·la de NiCo2O4 és aplicable com a sensor de gasos, com a catalitzador de les reaccions d'evolució i reducció d'oxigen o com a elèctrode en electrosíntesi inorgànica i orgànica. Hom preveu que l'obtenció de NiCo2O4 mesoporós podria ampliar el ventall d'aplicacions d'aquest material o millorar les prestacions de les ja existents. L'objectiu del projecte és el de determinar el rang de temperatures d'ús dels dispositius que incorporin l'espinel·la de NiCo2O4 mesoporosa. Per tal d'analitzar l'estabilitat tèrmica d'aquest material, es realitza un procés de síntesi complet de mostres d'aquestes característiques. S'inicia un procés d'obtenció de nanomotlles de sílice amb mesoestructura SBA-15 i KIT-6 pel mètode de soft-templating. Aquests templates es validen per TEM i EDX i són els emprats per a la síntesi de mostres de NiCo2O4 per hard-templating. Un cop sintetitzades les mostres de NiCo2O4 SBA-15 i KIT-6, es procedeix a validar la qualitat de la seva mesoestructura per TEM, i la seva composició química per EDX i de fases per XRD. Aquestes dues mostres as-prepared passen a ser sotmeses a un seguit de tractaments tèrmics a temperatures de 400ºC, 450ºC, 500ºC, 550ºC i 600ºC. Això permetrà observar per TEM el col·lapse de la mesoestructura i per XRD serà possible detectar i quantificar la segregació de NiO que podria malmetre les propietats del material en qualsevol de les seves aplicacions. Segons l'aparició d'aquests dos efectes negatius, es determinarà una temperatura crítica de funcionalitat del NiCo2O4 mesoporós. També es farà una anàlisi termogravimètrica dels precursors emprats per a la síntesi del NiCo2O4 confinats en templates de sílice: nitrat de cobalt i nitrat de níquel per separat, i una mescla d'ambdós amb proporcions 0,5:1 Ni(II):Co(II). Es podrà observar en quines temperatures tenen lloc el processos físicoquímics patits per aquests precursors, quan té lloc la formació dels òxids pertinents i com afecta la presència dels nanomotlles a cada un d'ells. Finalment, aquest projecte també incideix en l'estudi de la reproductibilitat per hard-templating de l'espinel·la de FeCo2O4, un material força desconegut en format mesoporós. I la caracterització de les mostres as-prepared per TEM, EDX i XRD

Effects of the composition and structure of mesoporous Ni-Pt films on their corrosion behaviour in acidic media used for hydrogen evolution reaction

Hydrogen is an energy source with increasing interest and importance. A focus for the production of hydrogen is through hydrogen evolution reaction (HER) in either alkaline or acidic media using efficient electrolysers. However, the durability of electrocatalysts is still an issue, especially in acidic media. In this work, mesoporous single phase Ni-Pt films with a homogeneously distributed porosity in the order of 10 nm are presented. Their synthesis is achieved by a one-step micelle-assisted electrodeposition onto Cu-coated Si wafer from aqueous solution containing metal salts and a block copolymer. By varying the deposition potential of the potentiostatic deposition process, films with varying composition are deposited, ranging from ca 50 to 99 at-% Ni. Linear sweep voltammetry (LSV), carried out by sweeping the potential between 0 V and -0.3 V vs RHE over 200 cycles in 0.5 M H2SO4 solution, show a strong activity towards HER, which initially increases and stabilises over time for all samples within the composition range. However, EDX analyses before and after HER on a series of samples indicates a loss of Ni (leaching) of the films within a few atomic percent. It is suspected that the loss of Ni gives access to more Pt on the surface of the films and thus the HER activity increases; on the other hand, the stabilisation indicates that this loss of Ni may take place during the first cycles only. To further investigate corrosion effects during HER, polarisation measurements are conducted in the same media for samples with different Ni to Pt ratios. Corrosion potentials and corrosion current density rates are determined for all samples and related to the composition of the films. Electrochemical impedance spectroscopy is conducted with the aim to develop a model representing the corrosion resistance of the thin films. On a number of selected samples, the corrosion on microscale is investigated using electrochemical microcell techniques (EMT) to investigate effects of possible inhomogeneity within a sample. All samples are analysed by SEM/EDX before and after corrosion measurements to monitor eventual changes on surface morphology, porosity, and chemical composition

Materials nanoestructurats mitjançant electrodeposició

L'electrodeposició -a deposició de metalls i aliatges mitjançant corrent elèctric- obre la porta a la creació de nous materials metàl·lics que s'utilitzen en la producció de biomaterials, en electrònica, joieria, etc. En aquest article, investigadors del Departament de Física mostren els avantatges que ofereix aquesta tècnica de treball, els quals poden veure's traduïts en un increment de l'eficiència, la reducció del cost i una major sostenibilitat dels materials que poden obtenir-se.La electrodeposición -la deposición de metales y aleaciones mediante corriente eléctrica- abre la puerta a la creación de nuevos materiales metálicos que se utilizan en la producción de biomateriales, electrónica, joyería, etc. En este artículo, investigadores del Departamento de Física presentan las ventajas que ofrece esta técnica de trabajo, que pueden verse traducidas en un incremento en la eficiencia, la reducción del coste y una mayor sostenibilidad de los materiales que se producen.Electrodeposition - the deposition of metals and alloys by electric current - opens the door to the creation of new metallic materials that are used in the production of biomaterials, electronics, jewellery, etc. In this article, a group of researchers from the Department of Physics presents the advantages offered by this technique, which can be translated into an increase in efficiency, a reduction in cost and a greater sustainability of the materials produced

Thermal treatment effect on the mechanical, tribological and corrosion properties of Ni-W alloy obtained by direct and pulse plating electrodeposition

Ni-W electrodeposits have emerged as one of the most suitable alternatives to hard chromium mainly owing to their remarkable mechanical and tribological properties. Additionally, advanced technologies that require materials resistant to high temperatures could benefit from the use of Ni-W coatings. In this work, the effect of thermal treatment at different temperatures (300, 500, 700°C) on the characteristics of Ni-W coatings obtained by direct and pulse plating (PP) was studied. The morphology, composition, crystalline structure, hardness, wear rate, friction coefficient and corrosion resistance of the thermally treated coatings were analysed and compared with the performance of hard chromium coatings. The results indicate that the pulse-plated Ni-W coatings show better mechanical and tribological properties than the ones obtained by direct current. A significant improvement in hardness in Ni-W layers was achieved by thermal treatment, mainly in the films grown by PP, with minor changes in wear resistance and corrosion performance

Tailoring magnetic and mechanical properties of mesoporous single-phase Ni-Pt films by electrodeposition

Homogeneous mesoporous Ni-rich Ni-Pt thin films with adjustable composition have been synthesised by one-step micelle-assisted electrodeposition. The films exhibit a face-centred cubic solid solution (single phase) and their magnetic and mechanical properties can be tuned by varying the alloy composition. In particular, the Curie temperature (TC) is shown to decrease with the Pt content and thin films with a TC close to room temperature (i.e. Ni58Pt42) and below can be produced. Hysteresis loops show a decrease of saturation magnetisation (Ms) and coercivity (Hc) with decreasing Ni content. A comparison of porous and dense films reveals significantly lower saturation magnetic field strength for porous films. Concerning mechanical properties, mainly two trends can be observed: a decrease of the Young's modulus of the nanoporous films with respect to dense films by 10% in average and a progressive increase of Young's modulus with the Ni content from 4.2 GPa to 5.7 GPa in both types of films. The tunability of properties and facility of synthesis make this alloy a promising material for microelectromechanical systems (MEMS)