مواد پیشرفته در مهندسی (استقلال)
سال:1392 | دوره:32 | شماره:1 |تعداد مقالات:9

در این پژوهش پودر فریت باریم نوع M آلاییده شده با Mn وZr  با ترکیب شیمیایی کلیBaFe10.6(ZrxMn1-x)1.4O19، که در آن x=0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 است، به روش حالت جامد تهیه و با چسب آرالدیت و سخت کننده مخلوط و به صورت نمونه های ماده مرکب فریت - پلیمر آماده سازی شدند. تحلیل فازی نمونه های سنتز شده توسط XRD و خواص مغناطیسی نمونه های کامپوزیتی با استفاده از یک دستگاه هیستروگراف اندازه گیری شد. ویژگی جذب امواج الکترومغناطیس نمونه ها در محدوده بسامدی (8-12 GHz) توسط یک دستگاه آنالیزگر شبکه برداری تعیین شد. بیشترین مقدار جذب برای ترکیب BaFe10.6Zr0.28Mn1.12O19 (به ازای x=0.2) در بسامد 8.4 GHz اتفاق افتاد که برابر -11.25 دبای (dB) بود. بر اساس ویژگی های جذب امواج و خواص مغناطیسی، ترکیب BaFe10.6Zr0.28Mn1.12O19 به عنوان یک جاذب خوب برای امواج الکترومغناطیس در باند X شناخته شد.

به منظور بهبود خواص مکانیکی هیدروکسی آپاتیت به عنوان اصلی ترین فاز مینرالی بافت سخت، فاز تقویت کننده تیتانیا به ساختار هیدروکسی آپاتیت افزوده شد. نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا با استفاده از تکنیک رسوب گذاری در جا در محدوده دمای اتاق تا 70oC با موفقیت سنتز و در ادامه بدنه های متراکمی از آن با استفاده از روش پرس ایزواستاتیک گرم در فشار 200 مگا پاسکال و دمای 1200oC ساخته شد. ارزیابی خواص مکانیکی بدنه های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا، بر برتری خواص مکانیکی آن ها نسبت به بدنه های آپاتیتی خالص دلالت می کند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی این نانوکامپوزیت ها، نانوساختاری با یکنواختی بالا را چه از لحاظ شیمیایی و چه از لحاظ ساختاری نشان می دهد. با استناد به تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، بسته به ساختار کریستالی تیتانیا، مورفولوژی های متفاوتی برای نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا حاصل خواهد شد. نتایج آنالیزهای پراش اشعه X و انتقال فوریه مادون قرمز تشکیل فرم کریستالی دما بالای تیتانیا (روتایل) را در محدوده دمای اتاق و فاز دما پایین آن (آناتاس) را در دمای 70oC تایید می نماید.

در این تحقیق، نانوذرات مگنتیت به روش همرسوبی شیمیایی از محلولی شامل نمک های آهن در محیط قلیایی تحت گاز نیتروژن و در دمای اتاق، سنتز شدند. در این فرایند از پلی وینیل الکل به عنوان سورفکتانت استفاده شد. سپس نانوذرات مگنتیت توسط تکنیک هایی شامل پراش اشعه ایکس، طیف سنجی فروسرخ، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ الکترونی عبوری، گرمانگاشت های تغییر جرم و آزمون حرارتی افتراقی، محاسبه سطح ویژه نانوذرات، دستگاه مغناطش سنج ارتعاشی مشخصه یابی شدند. همچنین خواص رئولوژیکی نانوسیال های حاوی مگنتیت توسط دستگاه رئومتر بررسی شدند. در پایان، سمیت سلولی نانوذرات مگنتیت به ترتیب توسط سلولهای 3T3 از طریق شمارش سلولی و فیبروبلاست توسط میکروسکوپ نوری ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نانوذرات مگنتیت با پوشش پلی وینیل الکل گزینه مناسبی برای کاربردهای پزشکی اند.

در این تحقیق با توجه به کاربردهای گسترده کامپوزیت های تقویت شده با الیاف کربن بخصوص در صنایع هوافضا، این مواد با کمک روش پیرولیز پلیمر ساخته شده و خواص مکانیکی و حرارتی نمونه ها مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج موجود در مورد روش ساخت و عملیات حرارتی رزین فنولیک دمابالا، ابتدا با ترکیب درصدهای مختلف رزین فنولیک و الیاف کربن T700 و اعمال سیکل پخت پلیمری شدن با کمک پرس داغ تا دمای 180oC، نمونه های کامپوزیت کربن/فنولیک بدست آمده است. نمونه ها تحت سیکل پخت کربنی شدن تا دمای 1100oC پخت شده و زمینه فنولیک کامپوزیت کربن/فنولیک به زمینه کربنی دما بالا تبدیل شده است. استحکام خمشی نمونه های مختلف کامپوزیت کربن/فنولیک ساخته شده، مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج آزمایش استحکام خمشی نشان می دهد که کامپوزیت با 40 درصد وزنی الیاف کربن، بیشترین مقدار استحکام را داراست. در مرحله بعدی برای مقاوم سازی و مستحکم سازی زمینه کربنی کامپوزیت 40 درصد وزنی الیاف کربن، نانوذرات TiO2 و ZrO2 به رزین فنولیک با سه درصد حجمی 1، 2 و 5 افزوده شده است. نتایج آزمایش خمش سه نقطه نشان می دهد که با افزودن نانوذرات، استحکام نمونه ها افزایش یافته و این استحکام در 5 درصد حجمی به بیشترین مقدار می رسد. آزمایش سوزش اکسی استیلن نمونه نشان می دهد که نانوذرات باعث بهبود مقاومت در برابر سوزش کامپوزیت شده و اثر نانوذرات ZrO2 در مقایسه با TiO2 بیشتر است. ریزساختار نمونه ها در مراحل مختلف توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM بررسی شده است.

در تحقیق حاضر غشاهای پلیمری ساخته شده از نانوکامپوزیت پلی هدرال الیگومریک سیلسسکویی اکسان(POSS)  و پلی کربنات یورتان (PCU) به منظور بررسی کاربرد احتمالی به عنوان جایگزین موقت پوست با استفاده از رده سلولی L929 مورد بررسی های زیست سازگاری شامل آزمون سمیت سلولی، آزمون تکثیر سلولی و مشاهدات میکروسکوپ الکترونی(SEM)  قرار گرفتند. منحنی FTIR فیلم پلیمری کلیه قله های مورد انتظار در نانوکامپوزیت یاد شده را نشان داد. در آزمون MTT درصد بقای سلولهای L929 در مواجه با عصاره های حاصل از فیلم پلیمری پس از 3، 7 و 14 روز عصاره گیری بررسی و مشخص شد که عصاره ها فاقد هر گونه سمیت سلولی اند، ضمن اینکه حضور نانوذراتPOSS  در عصاره باعث افزایش میزان بقای سلولی می شود.در آزمون تکثیر سلولی، سلولها در دوره های 3 ،7 و 14 روزه بر سطح نانوکامپوزیت کشت داده شدند. مشاهده شد که سلولهای L929 به خوبی قادر به رشد و تکثیر بر سطح غشا بوده، به طوری که تعداد سلول های شمارش شده بر آن در روزهای 7 و 14 نزدیک به نمونه کنترل ثبت شد. مشاهداتSEM  نشان داد که سلول ها پس از گذشت 3 روز چسبندگی خوبی با سطح پلیمر پیدا کردند. همچنین مشاهده شد که دانسیته سلولی پس از 7 روز به شدت افزایش یافت به گونه ای که منجر به تشکیل یک لایه سلولی بر سطح پلیمر شد.

طول عمر کوتاه کاشتنی های فلزی مفصل ران به طور کلی وابسته به شل شدن کاشتنی است که یکی از دلایل آن عدم انطباق ضریب کشسانی بین استخوان و کاشتنی می باشد. یک راه مناسب برای افزایش عمر کاشتنی فلزی در بدن می تواند ساخت کاشتنی با ضریب کشسانی کمتر جهت انطباق بهتر آن با استخوان باشد. آلیاژ پایه کبالت به طور گسترده به عنوان کاشتنی بدن استفاده شده است ولی ضریب کشسانی آن در مقایسه با استخوان بسیار زیادتر است. بیوسرامیک فورستریت نانومتری از جمله موادزیستی مورد استفاده در پزشکی است که از خواصی نظیر زیست سازگاری، زیست فعالی و خواص مکانیکی مناسب برخوردار است. در این پژوهش نانوکامپوزیت آلیاژ کبالت-کرم- مولیبدن حاوی 10، 15 و 20 درصد وزنی نانوپودر فورستریت به عنوان تقویت کننده تهیه شد و مشخصه یابی و ارزیابی خواص مکانیکی آن ها به انجام رسید. جهت تهیه نانوکامپوزیت ها از روش آسیاکاری پودر آلیاژ، پرس سرد و تف جوشی استفاده شد. جهت آنالیز فازی و ارزیابی مورفولوژیکی از تکنیک پراش پرتو ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. چگالی، سختی، استحکام فشاری و ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ضریب کشسانی نانوکامپوزیت های تهیه شده به طور قابل ملاحظه ای در مقایسه با آلیاژ پایه کبالت اولیه کاهش یافته است. استحکام فشاری نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت کاهش یافت ولی سختی نانوکامپوزیت ها با افزایش مقدار فورستریت افزایش یافت.

در تحقیق حاضر، کامپوزیت مولایت – زیرکونیا به کمک زینتر واکنشی مخلوط پودرهای آلومینا و زیرکن و به روش ریخته گری ژلی ساخته شد. ریخته گری ژلی یک فرایند شکل دهی جدید سرامیکی است این فرایند بر اساس آماده سازی دوغابی حاوی پودر سرامیکی، پراکنده ساز و محلول منومری اولیه. است. به منظور دستیابی به دوغابی پایدار، با بار جامد بالا (80% وزنی) و قابل ریخته گری، خواص رئولوژی دوغاب مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفت. پس از ریخته گری دوغاب، منومرها با پلیمریزه کردن دوغاب، آن را به قطعات ژلی تبدیل می کنند. بعد از تشکیل ژل، قطعات از قالب خارج و تحت شرایط کنترل شده خشک شدند. خروج مواد آلی و زینتر نمونه ها در محدوده دمایی 1400 تا 1700 درجه سانتیگراد انجام گرفت. تخلخل ظاهری و دانسیته کلی نمونه های زینتر شده با روش غوطه وری در آب اندازه گیری شد. فازهای تشکیل شده و ریزساختار نمونه ها توسط طیف به دست آمده از پراش اشعه X و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. نتایج نشان داد به دلیل نفوذ بسیار آهسته یون های Al3+ در سیلیس آمورف ناشی از تجزیه زیرکن، زینتر واکنشی و تشکیل مولایت، در دمای 1700oC به طور کامل رخ داده است. همچنین نمونه های زینتر شده در این دما کمترین درصد تخلخل ظاهری (4% ») و بیشترین دانسیته کلی (» 3.40 gr/cm-3) نشان دادند.

در پژوهش حاضر اثر دما، زمان و اتمسفر بر ریزساختار و خواص مغناطیسی فریت نیکل تهیه شده به روش شیشه سرامیک توسط تکنیک های تحلیل حرارتی افتراقی، پراش اشعه X (XRD)، مغناطومتری نمونه مرتعش و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد مطالعه قرار گرفت. ترکیبات مختلف در سیستم Na2O- NiO- Fe2O3- B2O3- SiO2 برای دست یابی به شیشه آمرف بررسی گردید. نمونه عملیات حرارتی شده در بستر گرافیتی در دمای 510oC به مدت یک ساعت، آهنربایش بیشتری نسبت به نمونه عملیات حرارتی شده در اتمسفر هوا و در شرایط یکسان نشان داد. حضور فاز فریت نیکل و فازهای غیرمغناطیسی از قبیل فازهای سدیم بوراتی و سیلیکاتی در تحلیلXRD  نمونه های عملیات حرارتی شده مشاهده شد. آهنربایش نمونه ها با افزایش زمان نگه داری در دمای 510oC از 1 ساعت به 3 ساعت کاهش یافت. افزایش دما تا 700oC باعث افزایش تبلور فاز فریت نیکل و افزایش میزان آهنربایش شد.