Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна
The important task of medical materials science is to create multifunctional materials, particularly, materials for bone replacement with improved adsorption properties to load them with drugs for their direct local action in an area of the lesion. In this regard, the aim of work is to study the kin...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/847 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1860507111469875200 |
|---|---|
| author | Parkhomey, O.R. Klipov, V.D. Zenkov, V.S. Sych, O.Ye. Pinchuk, N.D. Kolesnichenko, V.G. |
| author_facet | Parkhomey, O.R. Klipov, V.D. Zenkov, V.S. Sych, O.Ye. Pinchuk, N.D. Kolesnichenko, V.G. |
| author_sort | Parkhomey, O.R. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-08T12:55:27Z |
| description | The important task of medical materials science is to create multifunctional materials, particularly, materials for bone replacement with improved adsorption properties to load them with drugs for their direct local action in an area of the lesion. In this regard, the aim of work is to study the kinetics of adsorption-desorption of water vapor on biogenic hydroxyapatite/glass/carbon fiber (BHA/glass/CF) composites depending on the content of the fiber component, as well as to study their specific surface area, morphology, and thermal stability. The study allows for the prediction of the behavior of composites during their storage and further use as medical materials.
Microstructural studies were performed by scanning electron microscopy (SEM). The specific surface area of the materials was determined by gas adsorption (Brunauer-Emmett-Teller theory, BET). The kinetics of adsorption and desorption of water vapor were studied using the gravimetric method of analysis. Thermal analysis (TG-DTA) was performed in air within a temperature range from 20 to 1000 °C.
The TG-DTA method of the starting materials and the obtained composites confirmed that the technology used for their preparation allows for keeping carbon fibers in the structure. The SEM studies demonstrated a complex specific porous structure of the obtained BGA/glass/СF biocomposites with the presence of visible carbon fibers in their structure. It has been found that the specific surface area of the composites can be varied from 101 to 537 m2/g by changing the carbon fiber content from 10 to 50 %. It has been shown that biocomposites’ adsorption properties also depend on the carbon fibers’ content. According to a 24-hour study of the adsorption process, it was found that the value of the reduced adsorbed mass of water molecules increases from 0.0392 to 0.162 with an increase in the carbon fiber content from 10 to 50 %. It was shown that the desorption process is a linear function of temperature and depends on an increase in the rate of temperature increase. |
| doi_str_mv | 10.15407/hftp17.01.027 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:14Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-847 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:44Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8472026-03-08T12:55:27Z Adsorption – desorption kinetics of water vapor on hydroxyapatite/glass/carbon fiber biocomposites Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна Parkhomey, O.R. Klipov, V.D. Zenkov, V.S. Sych, O.Ye. Pinchuk, N.D. Kolesnichenko, V.G. hydroxyapatite glass carbon fibers adsorption specific surface area morphology thermal stability гідроксиапатит скло вуглецеві волокна адсорбція питома поверхня морфологія термічна стабільність The important task of medical materials science is to create multifunctional materials, particularly, materials for bone replacement with improved adsorption properties to load them with drugs for their direct local action in an area of the lesion. In this regard, the aim of work is to study the kinetics of adsorption-desorption of water vapor on biogenic hydroxyapatite/glass/carbon fiber (BHA/glass/CF) composites depending on the content of the fiber component, as well as to study their specific surface area, morphology, and thermal stability. The study allows for the prediction of the behavior of composites during their storage and further use as medical materials. Microstructural studies were performed by scanning electron microscopy (SEM). The specific surface area of the materials was determined by gas adsorption (Brunauer-Emmett-Teller theory, BET). The kinetics of adsorption and desorption of water vapor were studied using the gravimetric method of analysis. Thermal analysis (TG-DTA) was performed in air within a temperature range from 20 to 1000 °C. The TG-DTA method of the starting materials and the obtained composites confirmed that the technology used for their preparation allows for keeping carbon fibers in the structure. The SEM studies demonstrated a complex specific porous structure of the obtained BGA/glass/СF biocomposites with the presence of visible carbon fibers in their structure. It has been found that the specific surface area of the composites can be varied from 101 to 537 m2/g by changing the carbon fiber content from 10 to 50 %. It has been shown that biocomposites’ adsorption properties also depend on the carbon fibers’ content. According to a 24-hour study of the adsorption process, it was found that the value of the reduced adsorbed mass of water molecules increases from 0.0392 to 0.162 with an increase in the carbon fiber content from 10 to 50 %. It was shown that the desorption process is a linear function of temperature and depends on an increase in the rate of temperature increase. Актуальною проблемою медичного матеріалознавства є створення багатофункціональних матеріалів, зокрема, матеріалів для заміщення кісткової тканини з покращеними адсорбційними властивостями з метою насичення їх лікувальними препаратами для їхньої безпосередньої локальної дії в місті ураження. В зв’язку з цим метою роботи є дослідження кінетики адсорбції-десорбції парів води на композитах складу біогенний гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна (БГА/скло/ВВ) в залежності від вмісту волокнистої складової, що допоможе спрогнозувати поведінку композитів при їхньому зберіганні та подальшому використанні як матеріалів медичного призначення, а також вивчення їхньої питомої поверхні, морфології та термічної стабільності. Мікроструктурні дослідження було проведено методом скануючої електронної мікроскопії (СЕМ). Площу питомої поверхні матеріалів було визначено методом газової адсорбції (теорія Брунауера-Еммета-Теллера, БЕТ). Кінетику адсорбції та десорбції парів води вивчали з застосуванням гравіметричного методу аналізу. Термічний аналіз (ТГ-ДТА) проводили на повітрі в інтервалі температур від 20 до 1000 °С. Методом ТГ-ДТА вихідних матеріалів та отриманих композитів підтверджено, що використана технологія їхнього отримання дозволяє зберегти вуглецеві волокна у структурі. За допомогою досліджень СЕМ продемонстровано складну специфічну пористу структуру отриманих біокомпозитів БГА/скло/ВВ з наявністю в їхній структурі видимих вуглецевих волокон. Встановлено, що площу питомої поверхні композитів можна регулювати від 101 до 537 м2/г за допомогою зміни вмісту вуглецевих волокон від 10 до 50 %. Показано, що адсорбційні властивості біокомпозитів також залежать від вмісту вуглецевих волокон. Згідно з 24-годинним дослідженням процесу адсорбції, було встановлено, що значення приведеної адсорбованої маси молекул води збільшується від 0.0392 до 0.162 зі збільшенням вмісту вуглецевих волокон від 10 до 50 %. Показано, що процес десорбції є лінійною функцією температури та залежить від збільшення швидкості підвищення температури. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-02-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/847 10.15407/hftp17.01.027 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 27-36 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 27-36 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 1 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 27-36 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp17.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/847/830 Copyright (c) 2026 O.R. Parkhomey, V.D. Klipov, V.S. Zenkov, O.Ye. Sych, N.D. Pinchuk, V.G. Kolesnichenko https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | гідроксиапатит скло вуглецеві волокна адсорбція питома поверхня морфологія термічна стабільність Parkhomey, O.R. Klipov, V.D. Zenkov, V.S. Sych, O.Ye. Pinchuk, N.D. Kolesnichenko, V.G. Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| title | Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| title_alt | Adsorption – desorption kinetics of water vapor on hydroxyapatite/glass/carbon fiber biocomposites |
| title_full | Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| title_fullStr | Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| title_full_unstemmed | Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| title_short | Дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| title_sort | дослідження морфології та кінетики адсорбції – десорбції парів води на біокомпозитах гідроксиапатит/скло/вуглецеві волокна |
| topic | гідроксиапатит скло вуглецеві волокна адсорбція питома поверхня морфологія термічна стабільність |
| topic_facet | hydroxyapatite glass carbon fibers adsorption specific surface area morphology thermal stability гідроксиапатит скло вуглецеві волокна адсорбція питома поверхня морфологія термічна стабільність |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/847 |
| work_keys_str_mv | AT parkhomeyor adsorptiondesorptionkineticsofwatervaporonhydroxyapatiteglasscarbonfiberbiocomposites AT klipovvd adsorptiondesorptionkineticsofwatervaporonhydroxyapatiteglasscarbonfiberbiocomposites AT zenkovvs adsorptiondesorptionkineticsofwatervaporonhydroxyapatiteglasscarbonfiberbiocomposites AT sychoye adsorptiondesorptionkineticsofwatervaporonhydroxyapatiteglasscarbonfiberbiocomposites AT pinchuknd adsorptiondesorptionkineticsofwatervaporonhydroxyapatiteglasscarbonfiberbiocomposites AT kolesnichenkovg adsorptiondesorptionkineticsofwatervaporonhydroxyapatiteglasscarbonfiberbiocomposites AT parkhomeyor doslídžennâmorfologíítakínetikiadsorbcíídesorbcííparívvodinabíokompozitahgídroksiapatitsklovuglecevívolokna AT klipovvd doslídžennâmorfologíítakínetikiadsorbcíídesorbcííparívvodinabíokompozitahgídroksiapatitsklovuglecevívolokna AT zenkovvs doslídžennâmorfologíítakínetikiadsorbcíídesorbcííparívvodinabíokompozitahgídroksiapatitsklovuglecevívolokna AT sychoye doslídžennâmorfologíítakínetikiadsorbcíídesorbcííparívvodinabíokompozitahgídroksiapatitsklovuglecevívolokna AT pinchuknd doslídžennâmorfologíítakínetikiadsorbcíídesorbcííparívvodinabíokompozitahgídroksiapatitsklovuglecevívolokna AT kolesnichenkovg doslídžennâmorfologíítakínetikiadsorbcíídesorbcííparívvodinabíokompozitahgídroksiapatitsklovuglecevívolokna |