• Strona główna AGH
  • AGH Main Page
 
Szukaj w systemie LAB
grupa / kierunek:
Nowe materiały i technologie / Inżynieria materiałowa i technologie materiałowe

Badania nanowarstw stosowanych w materiałach o podwyższonej biozgodności

Kierownik: M. Pietrzyk
Jednostka wiodąca: Katedra Informatyki Stosowanej i Modelowania
Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej
Główni wykonawcy:
M. Kopernik, A. Milenin, K. Banaś, L. Madej, K. Perzyński, S. Kąc, M. Wróbel, P. Macioł, D. Szeliga, K. Michalik
Cele ogólne badań:
- Opracowanie metodologii i oprogramowania dla identyfikacji własności twardych nanopowłok stosowanych dla podwyższenia biozgodności materiałów.
- Opracowanie modelu protezy sztucznego serca z opcją lokalnego modelowania wieloskalowego w warunkach przepływu krwi
- Opracowanie modelu i narzędzia do wieloskalowej analizy zjawiska utraty spójności oraz identyfikacja parametrów tego zjawiska w warstwowym materiale komory wspomagania pracy serca tworzonym przez biozgodną nanopowłokę azotku tytanu TiN nanoszoną na podłoże polimerowe techniką osadzania laserem impulsowym PLD (z ang. pulsed laser depositon).
- Opracowanie unikalnych metodyk pomiarowych dla parametrów decydujących o zjawisku utraty spójności, czyli dla profili powierzchni podłoża i nanopowłoki, grubości powłoki i warstwy przejściowej, parametrów modelu materiału powłoki i podłoża, stanu naprężeń własnych w powłoce i osiągniętego na skutek obciążeń eksploatacyjnych stanu odkształceń w materiale komory mierzonego w skali mikro i makro.
Projekty w ramach których realizowany jest temat:
- Identyfikacja właściwości, modelowanie i weryfikacja strukturalna nano warstw stosowanych w materiałach o podwyższonej biozgodności - KBN N507 136 32/3962
- Model numeryczny całkowicie wszczepialnej protezy serca – MNiSW 08/WK/P02/0001/SPB-PSS/2008
- Opracowanie wieloskalowego modelu komory wspomagania pracy serca uwzględniającego zjawisko utraty spójności na granicy pomiędzy biozgodną nanpowłoką azotku tytanu i polimerem - NCN 2011/01/D/ST8/04087
Najważniejsze uzyskane wyniki:
Model MES odkształcania twardych nanopowłok
Algorytm i program komputerowy dla analizy odwrotnej próby wciskania wgłębnika w nanopowłoki.
Model MES komory serca
Modele reologii krwi
Program komputerowy do symulacji nieliniowej sprężystości, w którym opracowano warstwowy makromodel MES komory serca.
Program komputerowy do symulacji mikromodeli testów mechanicznych (próba wciskania wgłębnika, próba mikrorozciągania, mikrościnania), oraz do identyfikacji ich parametrów mechanicznych z uwzględnieniem zjawiska utraty spójności i stanu naprężeń własnych dla układu nanopowłoka TiN, Au i warstwa polimeru.
Wieloskalowy model komory serca z wykorzystaniem stworzonego oprogramowania wraz z przepływem danych: makro-mikro-makro i opcją do optymalizacji wybranych parametrów modelu komory.
Model analityczny do wyznaczania naprężeń własnych w powłokach TiN na podstawie wyników prób profilometrycznych.
Parametry procesu nanoszenia TiN na płaskie powierzchnie i elementy komór serca przy użyciu techniki osadzania laserem impulsowym.
Układ doświadczalny do wyznaczenia stanu odkształceń w warstwowym materiale komory w warunkach jej pracy poprzez zastosowanie cyfrowej korelacji obrazu.

Najważniejsze publikacje:
- A. Milenin, M. Kopernik, The muliscale FEM model of artificial heart chamber composed of nanocoatings, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 11/2, 2009, 13-20.
- Ł. Madej, D. Szeliga, Ł. Sztangret, M. Pietrzyk, Validation of parameters of cellular automata finite element model dedicated to strain localization phenomena, Steel Research International, 81/9, 2010, 1426-1429.
- M. Kopernik, A. Milenin, R. Major, J.M. Lackner, Identification of material model of TiN using numerical simulation of nanoindentation test, Materials Science and Technology, 27/3, 2011, 604-616,.
- A. Milenin, M. Kopernik, Comparative analysis of ventricular assist devices POLVAD and POLVAD_EXT based on multiscale FEM model, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 13/2, 2011, 13-23.
- M. Kopernik, M. Spychalski, K.J. Kurzydłowski, M. Pietrzyk, Numerical identification of material model for C-Mn steel using micro-indentation test, Materials Science and Technology, 24/3, 2008, 369-375.
- K. Banaś, Scalability analysis for a multigrid linear equations solver, Lecture Notes in Computer Science, 4967, 2008, 1265-1274.
- M. Kopernik, A. Milenin, R. Major, J.M. Lackner, Identification of material model of TiN using numerical simulation of nanoindentation test, Materials Science and Technology, 26/8, 2010, 1-13.
- A. Milenin, M. Kopernik, Microscale analysis of strain-stress state for TiN nanocoating of POLVAD and POLVAD_EXT, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 13/4, 2011,11-19.
- Perzyński K., Major Ł., Madej Ł., Pietrzyk M., Analysis of the stress concentration in the nanomultilayer coatings based on digital Representation of the structure, Archives of Metallurgy and Materials, 56, 2011, 393 – 399.
- A. Milenin, M. Kopernik, D. Jurkojć, M. Gawlikowski, T. Rusin, M. Darłak, R. Kustosz, Numerical modelling and verification of Polish ventricular assist device, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 14/3, 2012, 49-57.
- M. Kopernik, A. Milenin, Two-scale finite element model of multilayer blood chamber of POLVAD_EXT, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 12/2, 2012,178-185.
- M. Kopernik, Shape optimisation of a ventricular assist device using a VADFEM computer program, Acta of Bioengineering and Biomechanics, 15/3, 2013, 81-87.
- Perzyński K., Madej L., Numerical modeling of fracture during nanoindentation of the TiN coatings obtained with the PLD process, Bulletin of the polish academy of sciences: Technical sciences, 61, 2013, 973-978.
- M. Kopernik, A. Milenin, Numerical modeling of substrate effect on determination of elastic and plastic properties of TiN nanocoating in nanoindentation test, Archives of Civil and Mechanical Engineering, 14/2, 2014, 269-277.
- M. Kopernik, A. Milenin, S. Kąc, M. Wróbel, Stress-strain analysis in TiN nanocoating deposited on polymer with respect to Au nanointerlayer, Journal of Nanomaterials, 2014,1-12.
- M. Kopernik, Development and application of multi-scale numerical tool to modeling pneumatic ventricular assist devices with increased athrombogenicity, Advanced Engineering Materials, 16/10, 2014, 1-21.
- M. Kopernik, Failure strain and strain-stress analysis in titanium nitride coatings deposited on Religa Heart Ext ventricular assist device, Archives of Metallurgy and Materials, 60/1, 2015 (w druku)


Adres strony internetowej:
Dodatkowe informacje:
Współpraca z Instytutem Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN w Krakowie, z Fundacją Rozwoju Kardiochirurgii w Zabrzu i z Katedrą Inżynierii Powierzchni i Analiz Materiałów na Wydziale Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej AGH w Krakowie
Dane osoby kontaktowej:
Magdalena Kopernik, e-mail
kopernik@agh.edu.pl
Tel. +48 12 617 51 26

data aktualizacji: 2014-09-15

All rights reserved (c) 2013 Akademia Górniczo-Hutnicza