نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

در سال‌های اخیرهم‌زمان با پیشرفت تکنیک چاپ مدار بر روی سطوح، امکان ساخت خطوط نواری و اجتماع آن با عناصر مداری دیگر فراهم شده است. این خطوط نواری معروف به خطوط میکرواستریپ‌اند و به این مجموعه آنتن‌های میکرواستریپ گفته می‌شود. بطور کلی آنتن‌های میکرواستریپ از سه لایه پچ رسانا، زیرلایه دی الکتریک و صفحه زمین رسانا تشکیل شده است. یکی از مهم‌ترین مشکلات استفاده از آنتن‌های متداول، انعطاف‌ناپذیری آن‌هاست. در این پژوهش، تمامی لایه‌ها از جنس منسوج است و آنتن بدست آمده از قابلیت انعطاف‌پذیری و خمش قابل قبولی برخوردار است. برای تهیه آنتن‌ها از چاپ جوهر افشان به همراه روش لایه نشانی الکترولس جهت تهیه طرح‌های متنوع آنتنی مشتمل بر ذرات نیکل استفاده شده است. سطوح پوشش داده شده توسط میکروسکوپ الکترونی ،تحلیل عنصری و میکروسکوپ نوری مشخصه‌یابی شدند. علاوه بر این ثبات شستشویی سطوح همراه با سایر خصوصیات فیزیکی - مکانیکی به روش‌های استاندارد مورد بررسی قرار گرفت. تحلیل عنصری پارچه لایه نشانی شده تشکیل ذرات نیکل را به وضوح نشان می‌دهد. علاوه بر این بررسی مورفولوژیک طرح‌های آنتن با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی شکل گیری پوششی یکنواخت از نانو ذرات نیکل در محدوده قطری 100-500 نانو متر با شکل شبه‌کروی و مرزهای مشخص را نشان می‌دهد. هم‌چنین حضور تجمعی ذرات در لایه‌های متوالی با ساختار شبه کلمی موید تشکیل شکل‌گیری کریستال‌های فلزی است. نتایج بدست آمده از آزمون ثبات شستشویی نشان دهنده پایداری قابل قبول مقاومت الکتریکی طرح‌ها پس از شستشوی متوالی است. هم‌چنین بهره و پهنای باند آنتن‌های ساخته شده، با استفاده از تحلیلگر اسپکتروم مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده از دستگاه تحلیلگر اسپکتروم نشان داد که با افزایش اندازه پچ رسانا، پهنای باند آنتن‌های چاپی به میزان KHz1 نسبت به آنتن‌هایی با پچ کوچک‌تر افزایش و بهره آن به میزان dB 11- کاهش یافته است. از طرفی پهنای باند آنتن مستطیلی نسبت به آنتن مارپیچ، KHz 2/0 افزایش و بهره آن dB 5/2- کاهش یافت. هم‌چنین نتایج کسب شده از آزمون هدایت الکتریکی نشانگر آن است که هدایت الکتریکی آنتن‌های میکرو استریپ به میزان قابل قبول S/cm 2632 رسیده است.

---

در این پژوهش اثر مقدار افزودنی پلی وینیل پیرولیدن (PVP) بر ساختار، ریخت شناسی1 و ویژگی‌های مغناطیسی فریت کبالت تهیه شده به‌روش هیدروترمال بررسی شد. بررسی فازی نمونه‌ها با پراش سنجی پرتو ایکس (XRD) در شرایط گوناگون فرایند تولید، نشان‌دهنده‌ی تشکیل فریت کبالت است. در دمای °C ۱۹۰ با کاهش مقدار PVP به ۱/0 درصد حجمی افزون بر فریت کبالت، قله‌های اکسید کبالت نیز دیده شد. تهیه‌ی طیف-های فروسرخ افزودنی PVP، نمونه‌ی آماده سازی شده پیش از فرایند هیدروترمال و C-0.1PVP3, 190 با طیف سنجی FTIR و مقایسه‌ی آن‌ها بیانگر تشکیل پیوند بین زنجیره‌های افزودنی PVP و سطح ذرات هیدروکسید فلزی و فریت کبالت بود که این کار مانع از رشد و درشت شدن آن-ها به‌هنگام فرایند تولید می‌شود. برای دیدن ریخت شناسی نمونه‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. بر پایه‌ی یافته‌های به‌دست آمده از اندازه‌گیری ویژگی‌های مغناطیسی نانو ذرات با مغناطومتر نمونه‌ی ارتعاشی (VSM)، با افزایش مقدار افزودنی PVP از 1 /0 به 3/0 درصد حجمی، میدان پسماندزدای مغناطیسی از 298 به 684 اورستد افزایش و مغناطش اشباع از emu/g 58 به emu/g 51 کاهش یافت.

---

نانو ذرات نقره، با استفاده از برگ‌های گیاه سیاه‌دانه به ­کمک روش‌های جدید بیولوژیکی ساخته  شد. بدین منظور ابتدا برگ‌های این گیاه در هوا خشک و سپس در آب مقطر جوشانده شد.  نتیجه آن مایعی بود که پس از فیلترکردن، برای احیای یون‌های نقره از محلول‌هایی با غلظت متفاوت از نیترات نقره و با pH ثابت به‌کار رفت. اندازه‌گیری‌های اسپکتروفتومتری، به کمک بررسی میزان تغییر رنگ محلول به‌سمت قهوه‌ای، شکل‌گیری نانو ذرات نقره را در هنگام ساخت  نشان داد.  نمونه‌های پودری به‌دست آمده بعد از مرحله سانتریفیوژ، به‌وسیله پراش پرتو ایکس (XRD)، تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی(FESEM) و طیف­سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج اندازه‌گیری‌های شیمیایی و فازی به‌همراه تصاویر میکروسکوپی نشان‌دهنده ساخت نانو ذرات نقره کلوخه‌ای شکل با خلوص بالا است. افزون بر ‌این، اثرات تغییر غلظت نمک نقره اولیه بر اندازه نانو ذرات نقره به­وسیله اندازه‌گیری لیزری بررسی شد. نتایج تحلیل تبدیل فوریه فروسرخ نیز نقش گروه‌های عاملی موجود در عصاره گیاه را بر فرایند ساخت مشخص نمود.

---

در این پژوهش نانو ذرات شیشه زیست فعال (NBG) با موفقیت توسط روش سل-ژل تهیه شد. سپس به‌منظور بهبود قابلیت پراکنده شدن ذرات، عملیات اصلاح سطحی آنها توسط عامل زوجی تری متوکسی سیلیل پروپیل متااکریلات انجام گرفت. بدین‌منظور از روش شیمی تر استفاده گردیدکه طی آن ذرات شیشه زیست فعال به همراه تولوئن(حلال) و ماده اصلاح ساز تحت اتمسفر نیتروژن و به‌مدت 6 ساعت هم زده شد. سپس به‌منظور بررسی اتصال عامل زوجی سیلانی به سطح NBG، قبل و بعد از انجام عملیات اصلاح سطحی، آزمون هایFTIR و AFM انجام گرفت. تصاویرAFM نشان داد که قابلیت پراکنده شدن ذرات پس از اصلاح سطحی به طور چشمگیری افزایش یافته است. در طیفFTIR ذرات اصلاح شده، پیک‌های مشخصه CH3، CH2 و C=O آشکار شد. آنالیزهای مذکور، ایجاد پیوند کوالانسی گروه­های خاص تری متوکسی سیلیل پروپیل متااکریلات به سطح نانو ذرات شیشه زیست فعال را تاییدکرد. در ادامه با استفاده از مواد اولیه فوم پلی یورتان و نانو ذرات شیشه زیست فعال سنتز شده، داربست کامپوزیتی پلیمر/سرامیکی ساخته شد و مورفولوژی و اندازه تخلخل‌ و نیز استحکام فشاری و زیست فعالی توسط های داربست کامپوزیتی حاصله، بررسی گردید. نتایج نشان داد که داربست‌های زیستی با دارا بودن نیازهای اساسی برای استفاده در مهندسی بافت استخوان (90% تخلخل و قطر حفره 600-200 میکرومتر) با موفقیت ساخته‌شده‌اند. جزء پلیمری پوشش، بر ارتباط حفرات داربست و همچنین زیست فعالی نانو ذرات شیشه زیستی تأثیری نداشت. افزایش استحکام فشاری داربست و همچنین زیست فعالی مناسب داربست حاوی نانوذرات شیشه زیست فعال اصلاح سطحی شده در مایع شبیه‌سازی‌شده بدن نشان داد که این داربست، کاندید مناسبی جهت استفاده به‌عنوان داربست زیستی است.

---

هدف از اجرای پژوهش حاضر، بررسی مقایسه­ای اثر افزودن نانوذرات بیوسرامیک دیوپسید و سیلیکا سولفوریک اسید به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، به‌منظور ارتقاء خواص مکانیکی آن بود. به این منظور، ابتدا نانوذرات دیوپسید (DIO) با ترکیب شیمیایی (CaMgSi₂O₆)، به روش سل- ژل ساخته و مشخصات ساختاری و مورفولوژی نانوذرات دیوپسید تعیین شد. نتایج بررسی میکروسکوپی الکترونی (SEM) و اندازه گیری توزیع ذرات لیزری (PSA)، ابعاد نانومتری دیوپسید و آگلومره بودن ذرات آن را نشان داد. هم‌چنین نتایج آزمون پراش پرتو ایکس، خالص بودن ترکیب نانو ذرات دیوپسید را تأیید نمود. نانوذرات سیلیکا سولفوریک اسید(SSA)، نیز از طریق اصلاح شیمیایی سطح نانوذرات سیلیس توسط کلروسولفونیک اسید ساخته شده و از آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (FTIR) برای تأیید حضور گروه‌های (SO₃H) بر روی سطح این نانوذرات استفاده شد. در ادامه، با افزودن نانوذرات دیوپسید و سیلیکا سولفوریک اسید در مقادیر 1/0، 3 و 5 درصد وزنی به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تجاری (Fuji II GIC)، نانوکامپوزیت ­های سیمان گلاس آینومر ساخته شد و از آزمون­های استحکام فشاری، خمشی به روش سه نقطه‌ای و کششی قطری برای بررسی خواص مکانیکی آن‌ها استفاده شد. نتایج آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، حضورگروه ­های (SO₃H) را در سطح نانوذرات سیلیس نشان داد. مقادیر استحکام فشاری، استحکام خمشی و استحکام کششی قطری سیمان گلاس آینومر بدون افزودنی به‌ترتیب 5_/42 ، 4_/15 و6 مگاپاسکال بود. اگرچه افزودن یک درصد سیلیکا سولفوریک اسید در حدود 122 درصد این خواص را بهبود داد اما بیشترین میزان افزایش در خواص مکانیکی نانوکامپوزیت­ های حاوی 3 درصد دیوپسید بود که رشد
160 درصدی را نشان داد.