علوم و فناوری کامپوزیت
سال:1398 | دوره:6 | شماره:3 |تعداد مقالات:16

مواد هدفمند، نوع جدیدی از کامپوزیت ها با ریزساختار ناهمگن هستند که خواص فیزیکی و مکانیکی آنها در راستای ضخامت ماده به صورت پیوسته تغییر می کند. تحقیقات زیادی در زمینه ساخت و تخمین خواص و همچنین تحلیل های سازه ای و حرارتی مواد هدفمند صورت گرفته است. با تغییر درصد حجمی مواد تشکیل دهنده می توان خواص مکانیکی، فیزیکی و ترمودینامیکی مختلف را از آنها انتظار داشت. در این پژوهش، کامپوزیت هدفمند پنج لایه مس-آهن با تغییر ترکیب لایه ها به صورت پله ای بین مس خالص و آهن خالص به کمک روش متالورژی پودر ساخته شد. ابتدا پودر فلزات به وسیله پرس در فشار بالا فشرده شد و پس از آن، قطعات خام اولیه برای اتصال بهتر لایه ها و افزایش استحکام در کوره مناسب، تفجوشی شدند. برای مقایسه نتایج از دو نوع پرس مختلف شامل پرس تک محوره و پرس ایزواستاتیک سرد برای ساخت قطعات استفاده شد. جهت مشاهده ریزساختار و چگونگی تغییر ترکیب لایه های ماده هدفمند، میکروسکوپ نوری بکار رفت. نتایج مطالعات میکروسکوپی، اتصال خوب لایه ها و ذرات فلز و میزان نسبتاً کم حفره ها در هر لایه را نشان دادند. برای تعیین خواص مکانیکی کامپوزیت نیز، نمونه های مس-آهن هدفمند ساخته شده مورد آزمایش های خمش و کشش قرار گرفتند. نمودارهای تنش-کرنش به دست آمده از آزمایش، افزایش استحکام خمشی و کششی ماده هدفمند مس-آهن را در مقایسه با مس و آهن خالص ساخته شده به روش متالورژی پودر نشان دادند. همچنین پرس ایزواستاتیک سرد در افزایش استحکام قطعات نسبت به پرس تک محوره بسیار موثرتر واقع گردید.

در تحقیق حاضر، به بررسی تأثیر درصد وزنی کربنات کلسیم و همچنین اصلاح سطحی آن بر استحکام برشی بین لایه ای و خواص خمشی کامپوزیت اپوکسی/الیاف کربن پرداخته شده است. در گام نخست، سطح نانوذرات کربنات کلسیم با استفاده از ترکیب تری گلیسیداکسی پروپیل تری متوکسی سیلان اصلاح شد که در ادامه با استفاده از آنالیز طیف سنج مادون قرمز روند اصلاح سطحی مورد تأیید قرار گرفت. نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده در مقادیر مختلف (0. 5، 1، 3 و 5 درصد وزنی زمینه) با استفاده از روش های همزدن و آلتراسونیک وارد ساختار کامپوزیت شدند. نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد که افزودن 3 درصد وزنی نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده باعث بهبود به ترتیب 25، 36 و 27 درصدی استحکام برشی بین لایه ای، استحکام خمشی و مدول خمشی می شود. آنالیز سطح شکست نمونه ها موید بهبود استحکام فصل مشترک الیاف کربن و زمینه در حضور نانوذرات بود. استحکام برشی بین لایه ای، استحکام خمشی و مدول خمشی نمونه حاوی نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح سطحی شده مقادیر بالاتری را در مقایسه با نمونه حاوی نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح نشده از خود نشان دادند. نتایج حاصله نشان داد که اختلاط نانوذرات کربنات کلسیم اصلاح شده سیلانی در زمینه کامپوزیت الیافی نقش کلیدی را در دستیابی به کامپوزیت با کارایی بالا دارد.

سازه های مشبک کامپوزیتی به عنوان سازه هایی سبک که استحکام و سفتی بالایی نسبت به وزنشان دارند، در صنایع مختلفی همچون هوافضا، خودروسازی و کشتی سازی رایج شده اند. از آنجا که بسیاری از موارد استفاده از سازه های کامپوزیتی در صنایع، به صورت انحنادار می باشد، نیاز است تا رفتار خمشی سازه های کامپوزیتی انحنادار تحت بررسی قرار گیرند. پنلهای ساندویچی کامپوزیتی، از دو پوسته کامپوزیتی نازک متصل به طرفین شبکه ریب های تقویت کننده کامپوزیتی تشکیل شده است. در این پژوهش، به بررسی تجربی و عددی رفتار خمشی پنلهای ساندویچی کامپوزیتی انحنادار با هسته مشبک تحت بارگذاری خمش سه نقطه پرداخته شده است. بدین منظور، دو نوع پنل ساندویچی با هسته تقویت کننده مربعی و مثلثی در نظر گرفته شده است. سازه ها به روش لایه چینی دستی و رشته پیچی الیاف ساخته شده اند. نمونه های ساخته شده، تحت آزمایش خمش سه نقطه ای قرار گرفتند. تمامی نمونه ها در نرم افزار اباکوس مدل سازی عددی شده اند. برای بدست آوردن خواص مکانیکی ریب ها و پوسته ها، تست کشش مطابق استاندارد صورت گرفته است. همچنین پیش بینی تخریب سازه ها، برای شبیه سازی عددی صورت گرفته است. همبستگی خوبی بین نتایج عددی و تجربی مشاهده شد. نتایج نشان دادند که پنل ساندویچی با هسته ریب مثلثی 7 درصد سفتی خمشی بیشتری نسبت به هسته مربعی از دارند. بار بیشینه قابل تحمل توسط پنل های ساندویچی با هسته ریب مثلثی تا لحظه واماندگی نیز نسبت به نمونه مربعی 5/7 درصد بیشتر می باشد.

در این مقاله، کامپوزیت هیبریدی سطحی Al 3003/Al3Zr + Al3Ti توسط فرآیند اصطکاکی اغتشاشی (FSP) به صورت درجای تولید شد. از ورق کارشده ی آلیاژ آلومینیم Al 3003-H14 به عنوان زیرلایه و از ذرات فلزی زیرکنیم و تیتانیم به عنوان تقویت کننده استفاده شد و تعداد شش پاس FSP اعمال گردید. سپس، بر روی نمونه های FSP شده یک مرحله عملیات حرارتی آنیل در دمای ℃ 500 و به مدت زمان 4 ساعت انجام شد. سختی و رفتار سایشی فلز پایه و نمونه های FSP شده در شرایط قبل و بعد از عملیات حرارتی آنیل مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی های ریزساختاری با استفاده از روش میکروسکوپی نوری (OM) و الکترونی روبشی (SEM) و هم چنین آنالیز فازی توسط پراش پرتو ایکس (XRD) انجام شد. بررسی های ریزساختاری نشان داد که اعمال فرآیند FSP منجر به ریز و هم محور شدن دانه ها با توزیع یکنواخت ذرات تقویت کننده می گردد. هم چنین مشاهده شد که واکنش شیمیایی در فصل مشترک بین زمینه آلومینیم با ذرات فلزی افزوده شده اتفاق افتاده و ترکیبات آلومینایدی Al3Zr و Al3Ti تشکیل می شوند. انجام عملیات حرارتی آنیل باعث بهبود واکنش های شیمیایی حالت جامد شده و به تشکیل بیش تر ترکیبات آلومینایدی کمک می کند. هم چنین مشاهده شد که بیش ترین سختی و مقاومت به سایش در کامپوزیت هیبریدی و بعد از عملیات حرارتی آنیل حاصل می گردد.

در این مقاله، عیوب مختلف در کامپوزیت لایه ای پایه پلیمری تقویت شده با الیاف کربن تحت بارگذاری کششی، با استفاده از تحلیل ارتعاش، تشخیص داده شده است. لذا از آزمون کشش بر روی نمونه های استاندارد کامپوزیتی سوراخ دار، براساس استاندارد ASTM-D5766، استفاده شده است. حسگرهای شتاب سنج، بر روی نمونه های فوق، نصب شده و سیگنال های ارتعاشی، داده برداری شده اند. داده های تجربی مربوطه به نمونه های رزین خالص و الیاف خالص از روش تبدیل فوریه سریع و سیگنال های مربوط به نمونه های استاندارد کامپوزیتی سوراخ دار، از روش تبدیل بسته موجک تحلیل گردید. در انتها نشان داده شد که تحلیل ارتعاش می تواند ابزار مناسبی برای تشخیص سه نوع عیب مانند شکست الیاف، ترک ماتریسی و سایر خرابی ها در کامپوزیت ها باشد. بر این اساس، بیشترین درصد مکانیزم خرابی در نمونه های استاندارد کامپوزیتی، مربوط به خرابی های جدایش الیاف از ماتریس، تورق و بیرون زدگی الیاف از ماتریس شد. این نتایج، مطابقت مناسبی با تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نیز داشت.

با توسعه کاربرد قطعات منیزیمی در صنایع مختلف، ضرورت ایجاد لایه محافظ در برابر خوردگی و سایش روی این قطعات بیشتر احساس می شود. در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Al-SiC با استفاده از فرایند پاشش سرد روی بستر آلیاژ منیزیم AZ31B ایجاد شد. برای این منظور پودر آلومینیم خالص و پودرهای کامپوزیتی با درصد وزنی 25، 50 و 75 از ذرات تقویت کننده SiC آماده سازی شد. پوشش دهی با استفاده از گاز نیتروژن در دمای 300º C، فشار 30 بار و فاصله ی پاشش 20mm انجام شد. اثر افزودن درصدهای مختلف پودر SiC برکیفیت و خواص پوشش های حاصل بررسی شد. مشخصات ریزساختاری سطح مقطع پوشش ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی، آزمون ریز سختی سنجی و نرم افزار تحلیل تصویر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش درصد ذرات تقویت کننده، به دلیل شکستن و خرد شدن ذرات بزرگ تر و هم-چنین عدم اتصال مناسب ذرات سخت تقویت کننده با زمینه، مقدار تخلخل پوشش افزایش می یابد. از طرف دیگر, با افزایش درصد وزنی پودر SiC در مخلوط پودر اولیه، توزیع این ذرات در پوشش یکنواخت تر شده و سختی پوشش افزایش می یابد. سختی پوشش حاصل از پودر کامپوزیتی Al-75wt%SiC حدود 90HV است که در مقایسه با پوشش آلومینیم خالص بیش از 80 درصد افزایش را نشان می دهد.

با توجه به ترکیبات فیزیکی و خواص مکانیکی متفاوت فلزات و کامپوزیت ها، اتصال کارآمد آن ها یکی از چالش های مهم در صنایع مختلف به شمار می رود. شکست در اتصالات چسبی معمولاً نتیجه ی توزیع غیریکنواخت تنش و کرنش است که با مقادیر بیشینه نزدیک دو انتهای هم پوشانی مشاهده می شود. در این مطالعه از الیاف کربن به عنوان المان تقویتی در لایه چسب استفاده شده و جهت بهبود توزیع تنش از درجه بندی خواص در طول هم پوشانی به صورت متقارن و به وسیله الیاف کربن و شیشه استفاده می شود. همچنین با استفاده از یک روش جدید، تاثیر وجود پله معکوس در استحکام اتصال بررسی شده است. علاوه بر این، مدل سازی المان محدود برای بیان نحوه توزیع تنش برشی و پوسته کنی در لایه چسب و همچنین تحلیل دلایل افزایش استحکام اتصال در نمونه های پله دار به کار گرفته می شود. استفاده از کربن در سطح مشترک اتصال، درجه بندی ناحیه پیوند با استفاده از کربن و همچنین ایجاد درگیری مکانیکی به وسیله ی پله معکوس، تاثیرات مثبتی بر استحکام اتصال دارند. به طوریکه با درجه بندی ناحیه هم پوشانی به وسیله کربن و شیشه، توزیع تنش برشی و پوسته کنی یکنواخت تر شده و بار و جابجایی شکست نسبت به نمونه مرجع که دارای استحکام برشی 1. 92 کیلونیوتن است، 34% افزایش یافته است. ایجاد پله معکوس در چسبنده ها موجب تغییر مود شکست می شود. به طوریکه وجود یک پله، 40% و قرارگیری کربن در فصل مشترک آن، 112% استحکام را افزایش داده است. اما بیشترین افزایش استحکام و جابجایی شکست با استفاده از دو پله معکوس و همچنین الیاف کربن در فصل مشترک دو چسبنده، به میزان قابل توجه 172% به دست آمده است.

در این مقاله تأثیر افزودن نانو صفحات اکسید گرافن بر خواص بالستیکی و جذب انرژی کامپوزیت زمینه آلومینیومی Al6061 تولید شده به روش ریخته گری گردابی و نورد گرم بررسی شده است. برای ساخت نمونه ها، از اختلاط نانو صفحات اکسید گرافن به عنوان تقویت کننده در درصدهای وزنی 0. 0، 0. 2، 0. 5 و 0. 8 در مذاب آلیاژ آلومینیوم استفاده شد. سپس عملیات نورد گرم در دمای 530 درجه سانتی گراد روی قطعات ریختگی انجام گرفت. رفتار مکانیکی نانو کامپوزیت با انجام آزمون کشش شبه استاتیکی بررسی شد. به علاوه آزمون نفوذ بر روی صفحات Al6061-GO با ابعاد 60 میلی متر و ضخامت 4. 2 میلی متر با استفاده از پرتابه های سر تخت با نسبت منظری L/d>3، در سرعت های 100-300 متر بر ثانیه صورت گرفت. در 24 آزمایش، سرعت اولیه و باقیمانده پرتابه ها اندازه گیری شد و سرعت حد بالستیک برای نمونه های کامپوزیتی تعیین گردید. چقرمگی در آزمون کشش و همچنین مد شکست و میزان جذب انرژی نمونه ها در آزمون نفوذ مورد بحث قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزودن درصد وزنی نانو صفحات اکسید گرافن، سرعت حد بالستیک نمونه های کامپوزیتی تا 24 درصد نسبت به آلیاژ پایه بهبود یافته است. همچنین میزان جذب انرژی نمونه های کامپوزیتی در بارگذاری شبه استاتیکی و ضربه ای به ترتیب 116 و 107 درصد نسبت به آلیاژ آلومینیومی 6061 افزایش داشته است. این مشاهدات حاکی ازنقش بسیار خوب نانو صفحات اکسید گرافن بر روی جذب انرژی آلیاژ آلومینیومی دارد.

با افزایش روز افزون کارایی مواد نانو و نانو کامپوزیت ها در زندگی روزمره و صنعت، تحقیقات گسترده ای در این زمینه آغاز شده است. به همین دلیل در راستای تحقیقات گذشته و تکمیل آن ها مواد نانو لوله کربنی و نانو گرافن به طور جداگانه با درصد وزنی های1/0، 3/0 و 5/0در فاز زمینه کامپوزیت متشکل از رزین اپوکسی و الیاف بازالت اضافه گردید و به روش لایه گذاری دستی نانو کامپوزیت های شش لایه الیاف بازالت ساخته شد. در ادامه نمونه های کامپوزیتی و نانو کامپوزیتی برای تعیین میزان تغییرات انرژی جذب شده شکست، تحت آزمون ضربه شارپی قرار گرفت و سطح شکست نمونه ها پس از انجام آزمون ضربه شارپی برای مطالعه دقیق و کامل، تحت عکس برداری الکترونی قرار گرفت. افزایش میزان انرژی ضربه جذب شده درحضور مواد نانو با تمامی درصد وزنی های متفاوت نسبت به نمونه کامپوزیتی مشاهده گردید. بیشترین میزان افزایش انرژی ضربه جذب شده در نمونه های نانو کامپوزیت نسبت به نمونه های کامپوزیت، در نمونه هایی استفاده شده از ذرات گرافن به میزان 1/0 درصد وزنی مشاهده گردید. بیشترین میزان افزایش انرژی ضربه جذب شده در نمونه های کامپوزیت های نانولوله کربنی، مربوط به استفاده از 3/0 درصد وزنی از نانو لوله کربنی در فاز زمینه می باشد.

در این تحقیق، ترموپلاستیک الاستومر بر پایه پلی آمید 6 (PA6) و لاستیک آکریلونیتریل بوتادین (NBR) تقویت شده با نانو صفحات گرافن (GNP) با مخلوط کن داخلی تولید شد. تاثیر درصد GNP (0. 5، 1 و 2 درصد وزنی) بر روی خواص حرارتی، مکانیکی و ریزساختار سه ترکیب درصد نانوکامپوزیت PA6/NBR (90/10، 70/30 و 50/50) مورد بررسی قرار گرفت. آزمون پراش پرتو ایکس (XRD)، گرماسنجی تفاضلی روبشی (DSC)، آنالیز دینامیکی مکانیکی حرارتی (DMTA)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تست های مکانیکی انجام شد تا ریز ساختار، خواص حرارتی و مکانیکی این نانو کامپوزیت ها مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد که خواص مکانیکی نانو کامپوزیت های PA6/NBR/GNP مثل استحکام و مدول کششی با افزایش GNP در مخلوط PA6/NBR افزایش می یابد، در حالی که با افزایش مقدار NBR این خواص کاهش می یابد. بررسی تاثیر درصد GNP و NBR بر روی رفتار بلورینگی نانوکامپوزیت های PA6/NBR/GNP نشان می دهد که دمای بلورینگی PA6 در حضور GNP افزایش می یابد درحالی که افزایش NBR باعث کاهش دمای بلورینگی می شود. مدول ذخیره PA6، در حضور GNP به مقادیر بالاتر تغییر می کند. بهبود مدول ذخیره در حضور نانو ذرات به دلیل سختی فوق العاده GPN و کاهش حرکت زنجیره های پلیمری است.

در این پژوهش، اثرات نانو رس اصلاح شده کلوزیت 20A و گرافن اکسید بر رفتار فشاری نانوکامپوزیت پلی کربنات مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه ها با روش تزریق تهیه گردیده و از روش مستربچ برای توزیع بهتر نانو در فاز زمینه استفاده شده است. مستربچ نانو رس از روش مستقیم به کمک دستگاه اکسترودر و مستربچ گرافن اکسید به کمک روش حلال ساخته شده است. نمونه های نانوکامپوزیت رس و گرافن اکسید به ترتیب در سه درصد وزنی 0. 5%، 1% 3% و 0. 3%، 0. 6%، 0. 9% ساخته شده اند. آزمون فشار در سه نرخ کرنش ε ̇ =〖 10〗 ^(-3), 〖 10〗 ^(-2), 〖 10〗 ^(-1) s^(-1) در دمای محیط به کمک دستگاه یونیورسال سنتام انجام گرفته است. نتایج نشان داد که با افزایش نرخ کرنش، تنش تسلیم افزایش می یابد. همچنین، بهترین درصد وزنی رس و گرافن اکسید 1% و 0. 6% بود که به ترتیب باعث بهبود 7. 6% و6. 2% در تنش تسلیم فشاری گردید. در ادامه، مدلی به منظور پیش بینی منحنی تنش-کرنش فشاری در نرخ های مختلف بر اساس اصلاح مدل جی سل-جوناس ارائه گردید. مدل ارائه شده به خوبی منحنی تنش-کرنش را در نرخ های مختلف پیش بینی نمود. در پایان، بر اساس ترکیب مدل ارینگ و مدل میکرومکانیکی تورسانی و همکاران مدلی برای توصیف تنش تسلیم نانوکامپوزیت بر اساس درصد وزنی فیلر و نرخ کرنش ارائه شده است.

کامپوزیت های دندانی به دلیل داشتن ویژگی هایی نظیر حفظ زیبایی دندان، ماهیت غیر مهاجم و محافظه کارانه، خواص فیزیکی و مکانیکی بهبود یافته، به طور گسترده برای ترمیم دندان مورد استفاده قرار می گیرند. کامپوزیت های دندانی مستعد آسیب هایی نظیر ریزترک های ناشی از تنش های حرارتی و مکانیکی می باشند که این آسیب ها می توانند موجب تضعیف خواص این مواد شوند. تشخیص ریزترک ها در کامپوزیت های دندانی دشوار و در بسیاری از موارد غیر ممکن می باشد. همچنین در صورت تشخیص نمی توان این آسیب ها را به صورت درجا و با به کارگیری مواد و روش های مرسوم ترمیم نمود، از این رو ایجاد خاصیت خودترمیمی در کامپوزیت های دندانی ضرورت می یابد. در سال های اخیر ترمیم خودبخود آسیب هایی نظیر ترک خوردگی در مواد کامپوزیت دندانی بدون نیاز به مداخله بشر و جایگزینی قطعات جدید، توسعه یافته است. رایج ترین روش تهیه کامپوزیت های خودترمیم شونده دندانی، میکروکپسوله کردن عامل ترمیم در پوسته پلیمری و جاسازی میکروکپسول های تهیه شده در ماتریس آکریلاتی کامپوزیت دندانی می باشد. بررسی خاصیت خودترمیمی در این کامپوزیت های هوشمند دندانی با تعیین چقرمگی شکست کامپوزیت ها قبل و بعد از عمل ترمیم از طریق آزمون خمش شکاف تک لبه انجام می گیرد. در این پژوهش، مطالعاتی که تا کنون در زمینه کامپوزیت های دندانی هوشمند خودترمیم شونده انجام شده اند، مرور خواهد شد.

بدست آوردن خواص مکانیکی به کمک نتایج حاصل از آزمایش، به عنوان یکی از عمده ترین چالش ها در زمینه تست های فروروی نانو مطرح است. استفاده از روش هیبرید بوسیله ترکیب نتایج تجربی فروروی نانو با آنالیز المان های محدود، یکی از راه حل های مؤثر در این زمینه می باشد. لذا به منظور استخراج خواص مکانیکی مواد به کمک نتایج تست فروروی نانو، یک روش صریح مبتنی بر روش اصلاح شده آنالیز ابعادی در این مقاله توسعه داده شده است. مزیت عمده استفاده از این روش نسبت به روش های موجود در ارائه جواب های منحصر به فرد بدون نیاز به روش های تکرار و همچنین کاهش قابل توجه در حجم محاسبات می باشد. در این مقاله با اعمال این روش در مورد تیتانیوم خالص، خواص حالت پلاستیک (تنش تسلیم و مدول سخت شوندگی کرنشی) برای یک نمونه محاسبه شده است. برای اولین بار آنالیز ابعادی برای الگوی معادله ساختاری دو خطی (با دو پارامتر بی بعد) مورد استفاده قرار گرفت و در تحلیل المان محدود، فرم کلی معادله جانسون-کوک بکار رفت و مهمترین خاصیت حالت پلاستیک یعنی تنش تسلیم با تطابق بسیار خوبی با مقادیر مرجع استخراج گردید. در جریان حل، روش جدیدی در آنالیز خطا بر مبنای محاسبه برآیند خطای کلی و بدست آوردن اکسترمم خطاها در بازه تمام فضای پارامتری با موفقیت توسعه داده شده و به کار گرفته شد. همچنین برای کالیبره نمودن حل به تنظیم شرایط مهم مسئله مانند شعاع نوک فرورونده اقدام شده و نتیجه گیری شده است که استفاده از شعاع بالاتر از 200 نانومتر منجر به جواب منطبق تری با واقعیت می شود.

صفحات دوقطبی از پرکاربردترین و اجزای اصلی یک پیل سوختی پلیمری است. در این مقاله ابتدا صفحات دوقطبی کامپوزیتی طبق استاندارد دپارتمان انرژی (DOE) ساخته شده و سپس میزان هدایت الکتریکی و رفتار مکانیکی آنها تعیین و بررسی شده است. صفحات دوقطبی کامپوزیتی به روش ریخته گری تحت فشار و حرارت ساخته شدند. برای ساخت این صفحات از رزین فنولیک به عنوان زمینه کامپوزیت، از گرافیت انبساط یافته جهت افزایش هدایت الکتریکی، از گرافیت به عنوان پرکننده و از پارچه کربنی جهت افزایش استحکام خمشی و بهینه کردن هدایت الکتریکی استفاده شد. آزمون های تجربی نیز مطابق معیار DOE انجام پذیرفت. میزان هدایت الکتریکی در بهترین حالت، نسبت به معیار استاندارد به میزان بیش از 40 درصد افزایش یافت. میزان استحکام خمشی و استحکام ضربه نمونه های اندازه گیری شده نسبت به معیار استاندارد، در بهترین حالت، به ترتیب تا 11 و 170 درصد افزایش یافت. با توجه به تصاویر SEM و نتایج آزمون ها مشخص شد که هدایت الکتریکی با استفاده از گرافیت انبساط یافته افزایش می یابد. نیز مشخص شد که افزایش درصد وزنی گرافیت انبساط یافته تأثیری در رفتار مکانیکی کامپوزیت ندارد و تنها هدایت الکتریکی کامپوزیت را افزایش میدهد.

در این پژوهش پوشش کامپوزیتی Al-Al2O3 با استفاده از فرایند پاشش سرد روی ورق آلیاژ Al-7075-T6 ایجاد شد. برای این منظور پودر آلومینیوم خالص و پودرهای Al2O3 با درصد وزنی 25، 50 و 75 مخلوط شدند. پوشش دهی با استفاده از گاز نیتروژن در دمای C° 300، فشار 30 بار و فاصله ی پاشش mm 20 انجام شد. اثر افزودن درصدهای مختلف پودر Al2O3 برکیفیت و خواص پوشش های حاصل بررسی شد. مشخصات ریزساختاری پوشش ها با میکروسکوپ الکترونی روبشی، ریز سختی سنجی، پراش سنجی پرتو ایکس و نرم افزار تحلیل تصویر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش درصد ذرات تقویت کننده، به دلیل شکستن و خرد شدن ذرات بزرگ تر و هم-چنین عدم اتصال مناسب ذرات سخت تقویت کننده با زمینه، مقدار تخلخل پوشش افزایش می یابد. از طرف دیگر، با افزایش درصد وزنی پودر Al2O3 در مخلوط پودر اولیه، توزیع این ذرات در پوشش یکنواخت تر شده و سختی پوشش افزایش می یابد. سختی پوشش حاصل از پودر کامپوزیتی Al-75wt. %Al2O3 برابر با HV 104 است که در مقایسه با پوشش آلومینیوم خالص بیش از 85 درصد افزایش را نشان می دهد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس نمایانگر ریزدانه شدن ساختار و عدم اکسیداسیون و تبدیل فازی در پوشش های خالص و کامپوزیتی است.

هیدروکسی آپاتیت به دلیل زیست سازگاری و داشتن ترکیب شیمیایی مشابه ماتریس معدنی استخوان، به عنوان ماده جایگزین استخوان مورد توجه قرار گرفته است. علی رغم برخورداری هیدروکسی آپاتیت از خواص زیستی مناسب، این ماده از خواص مکانیکی ضعیفی برخوردار است. فلوئورهیدروکسی آپاتیت به علت دارا بودن پایداری حرارتی بالاتر نسبت به هیدروکسی آپاتیت، خواص مکانیکی بهتری دارد و ترکیب آن با آلژینات به صورت داربست کامپوزیتی، ضمن بهبود خواص بیولوژیکی می تواند آن را به جایگزینی مناسب برای هیدروکسی آپاتیت تبدیل کند. در این پژوهش فلوئورهیدروکسی آپاتیت با استفاده از روش هم رسوبی تهیه شد و سپس کامپوزیت های آلژینات-فلوئورهیدروکسی آپاتیت با 40، 50 و 60 درصد وزنی فلوئورهیدروکسی آپاتیت به روش خشکایش انجمادی ساخته شدند. به منظور مشخصه یابی داربست های ساخته شده آزمون های میزان سمیت سلولی با روش غیر مستقیم (MTT)، آلکالین فسفاتاز (ALP)، طیف سنجی فوریه فروسرخ (FTIR)، پراش پرتو ایکس (XRD)، طیف نگاری فلوئورسانس اشعه ایکس (XRF)، آنالیز حرارتی (TG-DSC) و آزمون های فشاری استفاده شدند. ریخت شناسی سطحی و همچنین نحوه اتصال و رشد سلول های استخوانی روی سطح داربست، با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) بررسی شد. تجزیه تحلیل داده ها با استفاده از آنوا یک طرفه انجام گرفت. نتایج نشان داد که داربست کامپوزیتی سدیم آلژینات-60% فلوئورهیدروکسی آپاتیت در مقایسه با دو داربست دیگر از نظر خواص بیولوژیکی و مکانیکی دارای شرایط مناسب و بهینه می باشد.