مواد و فناوری های پیشرفته
سال:1401 | دوره:11 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

در این پژوهش، تأثیر اعمال سیکل های حرارتی بر رفتار ضربه چندلایه الیاف - فلز ساخته شده از آلومینیم و کامپوزیت اپوکسی - الیاف کربن بررسی شد. بدین منظور، در ابتدا چندلا یه های الیاف فلز با چیدمان های متفاوت الیاف کربن (˚0/˚0/˚0/˚0، ˚90/˚90/˚90/˚90، ˚30+/˚30-/˚30-/˚30+ و ˚0/˚90/˚90/˚0) ساخته شدند و تحت سیکل های حرارتی، 0، 1، 10، 30، 50، 70 و 90 قرار گرفتند. برای انجام هر سیکل حرارتی، نمونه ها ابتدا داخل آون به مدت 15 دقیقه قرار داده شدند تا دمای آن ها از دمای محیط به دمای 100 درجه سلسیوس برسد. سپس، نمونه ها به مدت 5 دقیقه در این دما نگهداری شدند و پس از آن از آون خارج و در دمای محیط به مدت 15 دقیقه رها شدند تا دمای آن ها به دمای محیط برسد. سپس، رفتار ضربه این نمونه ها به کمک آزمون ضربه چارپی بررسی شد و سازوکار های مرتبط توسط روش های ماکروساختاری و میکروساختاری  شناسایی شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که اعمال سیکل های حرارتی بر چیدمان های تک جهته (˚0/˚0/˚0/˚0 و ˚90/˚90/˚90/˚90) در ابتدا باعث بهبود قابلیت جذب انرژی در این سازه ها می شود که به ترتیب بیشترین بهبود در این چیدمان ها 4/21 و 4/19 درصد هستند. همچنین، نتایج نشان داد که سازوکار های بهبود و کاهش قابلیت جذب انرژی، با تغییر چیدمان ها، به سیکل های حرارتی بالاتر منتقل شدند. بررسی میکروساختاری نشان داد که رفتار شکست با اعمال سیکل حرارتی تغییر کرده و چسبندگی بین الیاف کربن و زمینه اپوکسی از بین رفته است.

در این مطالعه، داربست های نانوالیاف، در چند لایه، برای کاربرد مهندسی بافت لایه پوششی (اپیتلیال) قرنیه با فیبروئین/کلاژن/آلوئه ورا ساخته و ارزیابی شدند. داربست های نانوالیاف، برای مهندسی بافت لایه پوششی قرنیه، برپایه فیبروئین ابریشم و کلاژن حاوی آلوئه ورا و فاکتور رشد پوشش، به منزله عوامل تقویت کننده و محرک در ترمیم بهتر قرنیه، ساخته شدند. بدین منظور، داربست های سه لایه نانوالیافی با ترکیبی از روش های الکتروریسی و الکتروپاشش و با مشخصه یابی به کمک میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، بررسی کاهش وزن، زاویه تماس آب و فاکتور رشد تهیه شدند. رهایش، آزادسازی و خواص مکانیکی ایستای داربست ها نیز بررسی شدند. ویژگی های زیستی مانند اتصال سلولی، زنده ماندن سلول و قابلیت تمایز داربست نیز ارزیابی شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که می توان، به این طریق، محصولی تهیه کرد که جایگزینی مناسب با ضخامت و ساختار نانوالیافی با خواص مهندسی و زیستی برای ترمیم لایه پوششی آسیب دیده قرنیه باشد.

دمای زیرلایه نقش مهمی در تحرک گونه­ های کربنی و سازوکار رشد و تشکیل لایه کربن آمورف با مشخصه شبه ­الماسه دارد. ساختار کربن آمورف تحت تأثیر دمای زیرلایه می­ تواند به سمت ساختار شبه ­الماسه و شبه ­گرافیته ­تغییر کند. از­این­رو در پژوهش حاضر، تغییرات ساختاری پوشش کربن شبه ­الماس با تغییر دمای زیرلایه توسط فرایند رسوب­دهی پرتو یونی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، پارامتر دمای زیرلایه جهت لایه ­نشانی پوشش کربن شبه­الماس، مقادیر 80، 110 و 140 درجه سلسیوس در نظر گرفته شد. جهت ارزیابی ساختار و ترکیب شیمیایی پوشش­ های ایجادشده تحت تأثیر دمای زیرلایه، از آنالیزهای طیف ­سنجی رامان و فوتوالکترون پرتوی ایکس (XPS) و برای ارزیابی ضخامت و زبری سطح پوشش­ های اعمالی، از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و نیروی اتمی (AFM) استفاده شد. مطابق با نتایج، کمترین مقدار زبری سطح پوشش کربن شبه­ الماس، در دمای زیرلایه 110 درجه سلسیوس مشاهده شد. همچنین کمترین مقدار ID/IG و بیشترین میزان پیوند sp3، در دمای زیرلایه 110 درجه سلسیوس بدست آمد.

در این پژوهش، پوشش نانوکامپوزیت Ni-Co/Gr روی زیرلایه فولاد کم کربن به روش آبکاری الکتریکی تحت جریان پالسی معکوس با استفاده از محلول آبکاری وات و در حضور ساخارین همراه با 05/0 گرم بر لیتر گرافن اعمال شد. به منظور توزیع بهتر گرافن، محلول آبکاری، در حین پوشش دهی، تحت اولتراسونیک قرار گرفت. ریزساختار پوشش توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و پراش پرتو ایکس و مقاومت به خوردگی آن به وسیله آزمون های پلاریزاسیون و امپدانس الکتروشیمیایی بررسی شد. نتایج نشان دادند پوشش تشکیل شده از آلیاژ نیکل ـ کبالت دارای سطحی صاف و هموار و حاوی حدود 26 درصد وزنی کبالت است که ذرات تقویت کننده گرافن در زمینه پوشش جایگذاری شده اند. متوسط اندازه دانه های پوشش کامپوزیت نیکل ـ کبالت/گرافن، حدود 7 نانومتر بود که تشکیل پوشش با ساختار بسیار ریزدانه را نشان می داد. سختی نمونه، با ایجاد پوشش نانوکامپوزیت، از  HV220 (سختی فولاد) به  HV496 افزایش یافت. نتایج آزمون های خوردگی نشان داد که مقاومت به خوردگیِ نمونه پوشش داده شده، از فولاد بدون پوشش بسیار بیشتر است و در اثر اعمال این پوشش، نرخ خوردگی از mm/year 611/0 به mm/year 0029/0 کاهش یافته است.

مهم ترین راهبرد در مهندسی بافت، ارتباط بین سه جزء زیست ماده، یاخته های زنده و مولکول های فعال زیستی به منظور ساخت محیط های نسخه برداری شده از شرایط بافت آسیب دیده و سپس ترویج بافت با هدف ترمیم و بازسازی است. برای اثرگذاری بالینی، این محیط ها باید تا حد امکان ویژگی های اصلی ماتریس خارج یاخته ای (ECM) را در مقیاس یاخته ای تکرار کنند. مهندسی بافت توانسته است داربست های هیبریدی را برای حمایت از بازسازی بافت غضروف با استفاده از روش های چاپ سه بعدی طراحی کند. در این مطالعه، داربست های سه بعدی با استفاده از پلی کاپرولاکتون/پلی لاکتیک ـ کو ـ گلیکولیک اسیدِ (PCL/PLGA) موردتأیید FDA طراحی شدند. در ادامه، نانوذرات آلژینات با غلظت های 40 و 45 (درصدوزنی)، به منظور بهبود چاپ پذیری، خواص مکانیکی و بررسی زیست سازگاری داربست ها، به جوهر زیستی اضافه شد. درنهایت، داربست های چاپ سه بعدی ، براساس خواص مکانیکی، میزان آب دوستی سطح، میزان جذب آب، زیست تخریب پذیری، ریخت شناسی سطوح و میزان مانایی یاخته ای ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که افزایش درصد نانوذرات آلژینات در جوهر زیستی سبب افزایش درصد تخلخل ها، آب دوستی سطح، افزایش خواص مکانیکی، مانایی یاخته و قابلیت چاپ پذیری می شود. همچنین، نتایج نشان داد که جذب آب و مدول فشاری در داربست های PCL/PLGA چاپ سه بعدی حاوی 45 درصد نانوذرات آلژینات، بهینه تر از گروه های دیگر است و این جوهر زیستی می تواند در چاپ سه بعدی داربست های به کاررفته برای رفع نواقص مهندسی بافت استفاده شود.

در این پژوهش، کامپوزیت های سیلیس گداخته ـ زیرکونیا با 5 درصد وزنی زیرکونیای پایدارشده، به روش جرقه پلاسما، تهیه شدند. پودرها به کمک آسیای پرانرژی در محیط اتانول به مدت نیم ساعت با هم مخلوط شدند. پس از مخلوط شدن، پودرها در دمای 70 درجه سلسیوس خشک شدند. نمونه های تهیه شده در دماهای 1100، 1200 و 1300 درجه سلسیوس و فشار نهایی MPa 30 تف جوشی شدند. مشاهدات میکروسکوپ الکترونی نمونه ها نشان داد که زیرکونیای تثبیت شده در زمینه سیلیس گداخته یکنواخت توزیع شده است. همچنین، نتایج ارزیابی نشان داد نمونه های تف جوشی شده در دمای 1200 درجه سلسیوس از سایر نمونه ها استحکام بیشتری دارند. چگالی نسبی، استحکام خمشی، سختی و چقرمگی این نمونه ها به ترتیب 99/99 درصد، GPa40/13، MPa 131 و MPa.m1/2 46/4 به دست آمد. همچنین مشاهده شد، با افزایش دمای تف جوشی تا دمای 1300 درجه سلسیوس، به دلیل ایجاد تبلور در سیلیس گداخته و سپس ایجاد ترک در آن، استحکام کاهش یافته، اما سختی و چقرمگی به میزانی جزئی افزایش می یابد.