واضح آرشیو وب فارسی:ایرنا:
دستاورد جدید محققان ایرانی؛ تعیین خواص هیدروکسی آپاتیت به کمک آزمون های غیرمخرب در مقیاس نانو تهران-ایرنا-محققان دانشگاه علم و صنعت ایران با همکاری دانشگاه مالایای مالزی و دانشگاه گاجا مادای اندونزی موفق به تعیین خواص مکانیکی پودر هیدروکسی آپاتیت به کمک آزمون های نوین و غیرمخرب شدند.
به گزارش گروه علمی ایرنا از ستاد ویژه فناوری نانو، آزمون های انتخاب شده، هزینه های مربوط به ساخت نمونه را کاهش می دهد و برای تعیین خواص مواد و قطعات زیستی کوچک و گران قیمت بسیار مناسب است.
عامل اصلی سختی مینای دندان و استخوان، وجود کریستال های هیدروکسی آپاتیت در ساختار آنها است. این ماده به صورت پودر و با روش های شیمیایی قابل تولید است که به دلیل سازگاری با ساختارهای زیستی، کاربردهای دارویی و کلینیکی زیادی دارد.
بنابراین آگاهی از خواص مکانیکی و خواص سطحی هیدروکسی آپاتیت، اطلاعات سودمندی را در اختیار ارتوپدها، دندانپزشکان و نیز تولیدکنندگان برای کاربرد مناسب این ماده قرار می دهد.
در این تحقیق تلاش شده است فرآیند تولید نوعی هیدروکسی آپاتیت سازگار با بدن انسان، که از خواص مطلوب مکانیکی مانند استحکام بالاتر و مقاومت بیشتر در برابر سایش و خراش های سطحی برخوردار باشد، تولید شود.
در بررسی خواص موردنظر، آزمایش های دندانه گذاری نانو (Nano-indentation) و خراش نانو (Nano-scratch) با موفقیت روی نمونه های هیدروکسی آپاتیت انجام شده است.
محققان به کمک این آزمون ها توانستند خواص مکانیکی و خواص سطحی مانند مدول یانگ، سختی نرمال، سختی خراش و مقاومت در برابر خراش نمونه های هیدروکسی آپاتیت ساخته شده را تعیین کنند.همچنین تاثیر دمای سینترینگ بر خواص موردنظر نیز به دست آمده است.
دکتر مجیدرضا آیت اللهی، عضو هیات علمی دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت ایران، در مورد دلیل انتخاب این آزمون ها گفت: برای انجام آزمایش های دندانه گذاری نانو و خراش نانو، نیاز به نمونه هایی با اندازه بزرگ نیست. بنابراین برای مواد زیستی که گران قیمت هستند، بسیار مناسب است.
وی افزود: همچنین با توجه به غیرمخرب بودن این آزمایش ها، می توان آنها را بر روی یک نمونه تکرار کرد.
این امر سبب می شود تعداد نمونه های مورد نیاز برای آزمایش به میزان قابل ملاحظه ای کاهش یابد و به تبع آن هزینه مربوط به ساخت نمونه نیز کاسته شود.
آزمایش خراش نانو جایگزین مناسبی برای آزمایش های سایشی متداول برای بررسی خواص سطحی مواد است. امکان کنترل دقیق بار، کنترل دقیق میزان نفوذ دندانه گذار و عدم حضور میدان های شیمیایی و الکتریکی از دلایل برتری این آزمون است.
آزمون های دندانه گذاری نانو و خراش نانو که در سال های اخیر برای اندازه گیری خواص مکانیکی و سطحی مواد مورد توجه قرار گرفته است، از پیچیدگی های خاصی برخوردار است؛
به عنوان نمونه تعیین محل مناسب دندانه گذاری نانومتری، میزان و الگوی بار به دندانه گذار، عمق فرورفتگی مناسب، طول مناسب خراش و مدت زمان بارگذاری و باربرداری ازجمله پیچیدگی هایی است که کاربر هنگام آزمایش باید مورد توجه قرار دهد تا نتایج آزمایش از درستی لازم برخوردار باشد.
آیت اللهی در ادامه توضیح این تحقیق گفت: در آزمایش های نانو، علاوه بر اندازه دندانه گذار، پارامترهایی نظیر عمق دندانه گذاری، ابعاد حفره، طول ترک های ایجاد شده در اطراف حفره و نیروهای اعمالی به قطعه اغلب در مقیاس نانو بوده است و این پارامترها ازجمله عواملی هستند که آزمایش های مقیاس نانو را از آزمایش های ماکرو و میکرو متمایز می کند.
وی افزود: روش های دندانه گذاری ماکرو و میکرو، در برخی موارد جزو روش های مخرب یا نیمه مخرب به حساب می آیند. نمونه مورد استفاده در این روش ها پس از آزمایش اغلب قابل استفاده نیست. درحالی که آزمایش های نانو به دلیل مقیاس تغییر فرم و آسیب بسیار جزئی روی سطح نمونه آزمایشی، غیرمخرب محسوب شده و از مناسب ترین گزینه ها برای تعیین خواص مکانیکی قطعات کوچک، مواد گران قیمت، لایه های نازک (ضخامت در حد نانومتر) و یا مواد و قطعات زیستی به شمار می رود.
بر اساس نتایج به دست آمده، بیشترین مقدار مدول یانگ هیدروکسی آپاتیت مربوط به دمای سینترینگ 1200 درجه سانتی گراد و کمترین مقدار آن مربوط به دمای 1000 درجه است. از طرفی افزایش دمای سینترینگ از 1000 به 1300 درجه سانتی گراد، افزایش سختی هیدروکسی آپاتایت را به دنبال دارد.
افزایش بیشتر دمای سینترینگ اثر منفی روی سختی آن دارد. برای همه دماهای سینترینگ، مقادیر سختی به دست آمده از آزمایش خراش نانو بیشتر از مقادیر سختی بدست آمده از آزمایش دندانه گذاری نانو است؛ بنابراین بیشترین مقاومت در برابر خراش نمونه های هیدروکسی آپاتیت مربوط به دمای سینترینگ 1300 درجه سانتی گراد گزارش شده است.
هم اکنون این گروه تحقیقاتی در تلاش برای یافتن راهی به منظور بهبود خواص مکانیکی و خواص سطحی هیدروکسی آپاتیت ساخته شده از استخوان گاو است؛ به طوری که بتوان این ماده را جایگزین پودر تجاری کرد.
آیت اللهی معتقد است ساختن هیدروکسی آپاتیت با استفاده از استخوان گاو موجب کاهش هزینه های تولید این پودر شده و می تواند خواص زیست سازگار تری داشته باشد.
نتایج این تحقیق که حاصل همکاری عاطفه کریم زاده آرانی دانشجوی دکترای مهندسی مکانیک دانشگاه علم و صنعت و دکتر مجیدرضا آیت اللهی و همکارانشان است، در مجله Ceramics International (جلد 40، شماره 7، ماه ژانویه، سال 2014، صفحات 9159 تا 9164) منتشر شده است.
علمی(1)1834**1440
انتهای پیام /*
: ارتباط با سردبير
[email protected]
31/03/1393
این صفحه را در گوگل محبوب کنید
[ارسال شده از: ایرنا]
[تعداد بازديد از اين مطلب: 213]