مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1390 | دوره:30 | شماره:2 |تعداد مقالات:8

هیدروکسی آپاتیت به دلیل داشتن سازگاری زیستی، زیست فعالی و قابلیت اطمینان بالا برای کاربری در بدن، به طور گسترده ای برای کاربردهای پزشکی مثل درمان نواقص و بازسازی بافت استخوان استفاده می شود. آپاتیت بیولوژیکی به عنوان مهمترین بخش معدنی بافت دندان و استخوان، دارای ساختار نانومتری است و به نظر می رسد استفاده از هیدروکسی آپاتیت نانوساختار با ترکیب فازی مشابه با آپاتیت بیولوژیکی می تواند قابلیت اطمینان از کاربرد آن را افزایش دهد.هدف از پژوهش حاضر، تولید هیدروکسی آپاتیت نانوساختار به روشهای مختلف، مشخصه یابی و مقایسه خواص محصول و در نهایت افزایش زیست فعالی و زیست اضمحلالی هیدروکسی آپاتیت از طریق کنترل اندازه دانه ها و ترکیب شیمیایی بود. هیدروکسی آپاتیت نانو ساختار با دو روش فعالسازی مکانیکی و سل- ژل ساخته شد. تکنیکهای پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) برای مشخصه یابی پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده، استفاده شد. نمونه هایی از پودر ساخته شده برای مدت زمانهای مختلف در مایع شبیه سازی شده بدن (SBF) قرار گرفت تا رفتار زیست فعالی و زیست اضمحلالی آن بررسی شود. آزمون طیف سنجی جذب اتمی (AAS) برای تعیین میزان انحلال یون کلسیم در مایع شبیه سازی شده بدن، اجرا شد. نتایج نشان داد که اندازه میانگین دانه های پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده به روش فعالسازی مکانیکی برابر 29 نانومتر و پودر هیدروکسی آپاتیت تهیه شده با روش سل ژل معادل 25 نانومتر است. نرخ انحلال یونی هیدروکسی آپاتیت نانوساختار تهیه شده با هر دو روش، بسیار شبیه به آپاتیت بیولوژیکی و بالاتر از نرخ انحلال هیدروکسی آپاتیت تجارتی (با اندازه دانه میکرونی) بود. نتایج حاکی از آن بود که زیست فعالی پودر هیدروکسی آپاتیت بسیار متاثر از اندازه دانه هاست و اندازه دانه کمتر از 50 نانومتر برای هیدروکسی آپاتیت نانومتری تولید شده، مقدار بهینه ای برای داشتن رفتار زیست اضمحلالی و زیست فعالی مشابه با آپاتیت بیولوژیکی است.

در سال های اخیر، تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از فرایند مکانوشیمیایی برای سنتز مواد پیشرفته صورت گرفته است. در این تحقیق، نانوکامپوزیت Al2O3-TiN به روش مکانوشیمیایی و با استفاده از ماده ارزان قیمت TiO2 (به جای تیتانیوم خالص که خیلی گران است) تولید شد. از پودرهای اکسید تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان مواد اولیه استفاده شد. آسیابکاری در آتمسفر نیتروژن با فشار 5 آتمسفر انجام شد و محصولات به دست آمده با پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آسیابکاری نشان داد در اولین مرحله از فرایند سنتز، اکسید تیتانیوم با آلومینیوم احیا می شود و در ادامه فرایند، تیتانیوم تولیدی با نیتروژن واکنش انجام می دهد. هنگامی که نسبت مولی آلومینیوم به اکسید تیتانیوم برابر 2.1 و 3.1 باشد، پس از 20 ساعت آسیابکاری، قله های نیترید تیتانیوم در نتایج XRD نمایان می شود. همچنین نتایج نشان داد آسیابکاری منجر به تشکیل ذرات ریز و کروی می شود.

در این مقاله رفتار سیلان پلاستیک و تغییرات ریز ساختاری آلیاژ Ti-6Al-4V در محدوده دمایی 750 تا 1050 درجه سانتیگراد و در گستره تغییرات نرخ کرنش (0.1-0.001)s-1 در شرایط فشار همدما مورد بررسی واقع شده است.هدف در این مقاله تخمین انرژی اکتیواسیون و تحلیل سینتیکی کروی شدن در محدوده ساختار دو فازی این آلیاژ است. منحنی های تنش-کرنش حقیقی این آلیاژ در زیر دمای 950 درجه سانتیگراد به اندازه محدودی نرم شدن سیلان (که به تبلور مجدد دینامیکی نسبت داده شده است) را نشان می دهد. در دماهای بالاتر، تنش سیلان با کرنش پلاستیک رابطه تقریبا خطی و پایداری پیدا می کند تا اینکه در دماهای نزدیک 1015 درجه سانتیگراد (دمای استحاله بتا) تقریبا تنش سیلان از دما مستقل می شود. با تحلیل داده های تنش سیلان و با بهره گیری از معادله زنر هولومان و معادله اصلی سیلان پلاستیک (معادله سلارز)، انرژی اکتیواسیون تبلور مجدد دینامیک محاسبه شده و معادله ساختاری سیلان به دست آمد. همچنین نتایج به دست آمده در دو روش با هم و همچنین با نتایج سایر محققان مقایسه شد.

هدف اصلی از انجام این تحقیق، ارزیابی اثر نانوذرات کربنات کلسیم (CaCO3) بر مقاومت به نفوذ فرورونده نانو کامپوزیت زمینه پلی اتیلن (PE) حین آزمون فروروی بوده است. نتایج آزمایشات نشان دادند که با افزایش نانو ذرات کربنات کلسیم تا 5 درصد وزنی در نمونه ها، مقاومت در برابر نفوذ فرورونده در ماده افزایش یافت. اما، با افزایش مقدار کربنات کلسیم به بیش از 5 درصد وزنی، احتمال آگلومره شدن آنها افزایش یافته و در نتیجه، مقاومت ماده در برابر نفوذ فرورونده کاهش می یابد. ناحیه تغییرشکل مومسان تشکیل شده در اطراف سوراخ ناشی از نفوذ فرورونده، با افزایش درصد وزنی نانو ذرات پرکننده تا 7.5 درصد وزنی، افزایش یافت. با افزایش درصد وزنی کربنات کلسیم به بیش از 5 درصد در نمونه ها، مقاومت در برابر فروروی کاهش یافته و در اطراف نواحی نفوذ فرورونده ترک ایجاد می شود. برای بررسی مکانیزم شکست در نمونه های نانوکامپوزیتی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر مربوط به سطح شکست حاکی از آگلومره شدن نانوذرات کربنات کلسیم در نمونه های با بیش از 5 درصد وزنی و جوانه زنی ترک در آنها می باشند. همین امر سبب کاهش مقاومت در برابر نفوذ فرورونده در نمونه های با مقادیر بالای کربنات کلسیم می شوند.

در این مقاله نقاط فاقد پوشش ایجاد شده روی ورق گالوانیزه به عنوان یک عیب رایج مورد مشخصه یابی متالورژیکی قرار گرفته و تاثیر آن بر مقاومت خوردگی و خواص مکانیکی ورق ارزیابی شده است. کیفیت سطح پوشش و مشخصات ریزساختاری آن به وسیله میکروسکوپ الکترونی مجهز به سامانه تحلیل شیمیایی بررسی شد. یافته های تحقیق نشان داد که دلیل عمده بروز عیب، تر نشدن کامل سطح فولاد توسط مذاب روی است که این خود به دلیل تمیزکاری ناکافی ورق پایه، عملیات حرارتی نامناسب و یا عدم کنترل ترکیب شیمیایی حمام اتفاق می افتد. رفتار خوردگی با استفاده از آزمون پاشش نمک و خواص کششی با استفاده از آزمون کشش تعیین شد. نتایج نشان داد که زمان رسیدن به شوره قرمز نمونه های دارای عیب در مقایسه با نمونه های سالم بسیار سریعتر و در بازه ای بین 20 تا 120 ساعت متغیر است. آزمون کشش نمونه های دارای فاقد پوشش در مقایسه با نمونه های سالم تغییر چندانی در خواص مکانیکی این ورقها نشان نداد.

نانوپوسته های طلا نوع تازه ای از نانوذرات اند که شامل یک هسته سیلیکایی و یک پوسته طلا هستند. با تغییر قطر هسته وضخامت پوسته ونسبت این دو پارامتر می توان ویژگیهای نوری نانوپوسته ها را به گونه ای تنظیم کرد که در بازه طیف مرئی تا فروسرخ نزدیک بیشترین جذب را داشته باشد. هدف از این تحقیق، ساخت و مشخصه یابی نانوپوسته های طلا برای کاربردهای پزشکی و به ویژه برای لحیم کاری لیزری پوست بود. برای ساخت نانوپوسته های طلا روش استوبر به کار رفت. نانوپوسته های طلا با دو ترکیب گوناگون مواد اولیه ساخته و با استفاده از تحلیلهای طیف سنجی فرابنفش - مرئی، طیف سنجی فروسرخ (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپی نیروی اتمی (AFM) ویژگی یابی شدند. نتایج طیف سنجی فروسرخ اتصال گروه های آمینی به سطح هسته سیلیکا را به اثبات رساند. طیف جذبی بین 470 تا 600 nm یا قله جذب بین 530 تا 560 nm برای نمونه های نانوپوسته دیده شد. بر اساس پراش پرتو ایکس نیز سه قله (111)، (200) و (220) که نشان دهنده وجود طلاست قابل تشخیص بود. میکروسکوپی نیروی اتمی نیز نشان داد که قطر نانوپوسته های ساخته شده در حدود 100 nm  وضخامت لایه طلا حدود 10 nm است. نتایج طیف جذبی مرئی - فرابنفش نشان می دهد که این نانوپوسته را می توان همراه با لیزرهای مرئی مانند لیزر آرگون و لیزرهای فروسرخ مانند لیزر دیود برای کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار داد.

در این تحقیق رفتار گرمایی و مکانیکی رزین فنولیک دمابالا با قابلیت کربن دهی، مورد بررسی قرار گرفته است. از این رزین به عنوان زمینه در ساخت کامپوزیت کربن/کربن استفاده می شود. ابتدا برای پلیمر شدن این رزین، چند سیکل مختلف تا دمای 180 درجه سانتی گراد بر روی رزین اعمال شده و نمونه های حاصل توسط آزمون تست خمش آزمایش شده اند. با توجه به سیکلی که مستحکمترین نمونه اولیه را ایجاد کرده است، نمونه های دیگری ساخته شده و با آزمون اکسید شدن، بررسی شده اند. نمونه ها در دماهای مختلف درون کوره قرار گرفته و در زمانهای مختلف کاهش وزن آنها به دست آمده است. نتایج نشان می دهد که زمینه فنولیک توانایی تحمل دمای350 درجه سانتی گراد را در محیط اکسیدی داراست. به منظور بررسی قابلیت کربن دهی رزین فنولیک، چهار سیکل گرمایی تا دمای 1100 درجه سانتی گراد تحت اتمسفر خنثی بر روی نمونه اولیه اعمال شده و کاهش وزن زمینه، اندازه گیری شده است. رفتار اکسید شوندگی زمینه کربنی در دو نرخ گرما دهی متفاوت و دماهای مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که زمینه کربنی در محیط اکسیدی تا 550 درجه سانتی گراد، پایداری گرمایی مناسبی را از خود نشان می-دهد. ریزساختار نمونه های ساخته شده به وسیله تحلیل SEM مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعد، اثر افزودن ذرات SiC میکرونی در زمینه فنولیک و کربنی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزودن ذرات میکرونی SiC به زمینه، استحکام افزایش یافته و تخلخل نمونه ها، کاهش می یابد.