نشریه علمی پژوهشی مواد پیشرفته در مهندسی

---

هدف از این پژوهش بررسی عوامل ایجاد عیوب قطعات ریختگی کامپوزیت فروتیک است که به روش درجا ساخته شده‌اند، نمونه‌ها پس از سنتز به روش درجا، به صورت گریز از مرکز در داخل قالبهای سرامیکی و فلزی ریخته شدند. بررسی‌های ریز ساختاری توسط میکروسکوپ نوری OM و میکروسکوپ الکترونی روبشی SEM و رادیوگرافی با اشعه ایکس برای اطمینان ازسلامتی نمونه‌ها انجام شد. نتایج آزمایشات نشان داد با کنترل ترکیب شیمیایی، فرایند تولید، سرعت سرد شدن و عملیات حرارتی بعدی می‌توان قطعات کامپوزیت بی‌نقصی را ساخت. همچنین با اعمال فرایند ذوب مجدد، توزیع بهتر ذرات فاز دوم و زمینه یکنواخت‌تری ایجاد شده است.

---

از فرایند اکستروژن گرم پودر برای تولید کامپوزیتهای زمینه آلومینیومی تقویت شده با ۵% حجمی ذرات سرامیکی Al۲O۳ و SiC استفاده شد. نمونه‌ها در محدوده دمایی ۵۰۰ تا ۶۰۰ درجه سانتیگراد و کاهش سطح مقطع ۹۰ و ۹۵ درصد اکسترود شدند. خواص محصول تولید شده با اندازه‌گیری استحکام، انعطاف‌پذیری، سختی و دانسیته نمونه‌ها مورد ارزیابی قرار گرفت. ریز ساختار و سطح شکست نمونه‌ها نیز با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)بررسی شد. نتایج نشان دادند که فرایند اکستروژن گرم پودر موجب توزیع مناسب ذرات تقویت کننده در زمینه و دستیابی به دانسیته نزدیک به دانسیته نظری می‌شود. حضور ذرات تقویت کننده افزایش سختی و استحکام را به دنبال خواهد داشت. به نظر می‌رسد که کاهش سطح مقطع ۹۰% برای تولید نمونه‌های کامپوزیتی زمینه آلومینیومی با استفاده از فرایند اکستروژن گرم پودر مناسب باشد. افزایش دمای اکستروژن تا C°۶۰۰ موجب بهبود استحکام کششی نمونه‌ها شد. نتایج نشان داد که فشار لازم برای اکستروژن نمونه‌های پودری تابعی از سرعت سنبه است.

---

ساخت و مشخصه‌های کامپوزیتهای زمینه آلومینیمی حاوی درصدهای حجمی مختلف ذرات ترکیب بین فلزی ‌Ni۳Al (۴۰-۵ درصد) مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور ابتدا پودرNi۳Al با آلیاژسازی مکانیکی مخلوط پودر عناصر نیکل و آلومینیم تهیه شد. قطعات کامپوزیتی Ni۳Al-Al با روش متالوژری پودر طی دو مرحله تهیه شد. ابتدا مخلوط پودرهای آلومینیوم و Ni۳Al در فشار MPa ۵۰۰ فشرده و سپس در دمای °C۴۲۰ تحت فشار MPa ۲۵۰ به مدت ۱۰ دقیقه سینتر شدند. ریزساختار و سختی قطعات کامپوزیتی با کمک روشهای پراش پرتوایکس، میکروسکوپی الکترونی روبشی، میکروسکوپ نوری، سختی سنجی و چگالی سنجی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در قطعات کامپوزیتی تهیه شده درصد ناچیزی تخلخل وجود دارد و به علاوه توزیع ذرات فازNi۳Al در زمینه یکنواخت و همگن است. بررسیهای ساختاری نشان داد که در حین عملیات سینترینگ فاز جدیدی ناشی از واکنش بین Ni۳Al و زمینه آلومینیومی ایجاد نمی‌شود. قطعات کامپوزیتی تولید شده سختی بالاتری را نسبت به نمونه آلومینیم خالص داشته و میزان سختی نمونه‌ها با افزایش درصد حجمی فاز Ni۳Al افزایش می‌یابد.

---

---

در این کار عملی سنتز درجا پودر نانوکامپوزیت هیدروکسی آپاتیت – نانولوله‌کربن به روش سل- ژل بررسی شد. برای پخش مناسب نانولوله‌های کربنی در زمینه هیدروکسی آپاتیت، از روش، استفاده از سورفکتنت (SDS) استفاده شد و ریزساختار نانوکامپوزیت سنتز شده مورد بررسی قرارگرفت. نحوه پراکنده‌شدن نانولوله‌ها با استفاده از تکنیکهای UV-Vis، طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز(FTIR) و رامان بررسی شد. برای سنتز پودر نانوکامپوزیت، ابتدا با ایجاد سلهای هموژنی از منابع کلسیمی و فسفری در محیط اتانول و سپس به آن محلولهای نانولوله‌های کربنی پراکنده شده توسط SDS در حالی که التراسونیک شده است، اضافه شد. در نهایت اختلاط این دو سل ، با همزدن در دمای محیط و به مدت ۲ ساعت، ژل سیاه رنگی ایجاد، و در نهایت پس از خشک کردن ژل و عملیات ‘گرمایی در دمای ۶۰۰ درجه سانتیگراد تحت اتمسفر آرگون سنتز شدند. برای ارزیابی ویژگیهای محصول از روشهای تحلیل DSC, UV-Vis, Raman, FTTR, TEM/SAED/EDX, SEM, XRD استفاده شد. نتایج نشان داد استفاده از SDS برای پراکنده کردن نانولوله‌ها در زمینه هیدروکسی آپاتیت، از رسوب آنها جلوگیری و همچنین سطح نانولوله‌ها توسط بلورکهای هیدروکسی آپاتیت به خوبی پوشش داده شده است. بررسیهای XRD نشان داد که اندازه بلورکهای هیدروکسی آپاتیت سنتز شده در حدود ۵۰nm است که این نتیجه با TEM تایید شد و تحلیل گرمایی DSC شروع کریستالیزاسیون بلورهای هیدروکسی آپاتیت را به علت حضور نانولوله‌های کربنی در دمای پایینتر اثبات کرد.

---

هدف از مقاله حاضر بررسی ساختار و میزان جذب انرژی فوم پایه فلزی Al-۷%Si-۳%SiC به روش متالورژی فشردان پودری، توسط دو عامل حباب‌زای CaCO۳ و TiH۲ به‌صورت مستقل است. در تولید فوم فلزی از مخلوط پوردرهای آلومینیم، سیلیسیم و کاربید سیلیسیم به عنوان فاز زمینه استفاده شد. فشرده سازی ترکیبات پودری فوق برای رسیدن به پیش ماده- چگال فوم شونده، به کمک پرس سرد و تک محوره با قالب فولادی H۱۳ در فشار ۱۱۰ MPa، انجام شد و بلافاصله عملیات اکستروژن گرم نمونه‌های فشرده شده، در دمای ۵۰۰ درجه سلسیوس انجام گرفت و تسمه‌ای از پیش ماده- چگال با مقطع ۲۴x ۱۲ میلیمترمربع تولید شد. در مرحله بعد به منظور اجرای عملیات فوم سازی، تکه‌های کوچکی از پیش ماده چگال در قالبهای استوانه‌ای از جنس فولاد زنگ نزن۳۱۶L ، با قطر ۲۰ و ارتفاع ۱۰۰ میلیمتر قرار داده شد و در دماها و زمانهای مختلفی در یک کوره الکتریکی تبدیل به فوم فلزی شدند. در مرحله پایانی با برش و پولیش نمونه‌های فومی که دارای ساختار سلولی پایدار بودند، آزمایشهای متالوگرافی الکترونی SEM و همچنین آزمون فشار، با سرعت حرکت فک. ۵۰mm بر دقیقه، روی نمونه‌های فومی انجام گرفته و رفتار جذب انرژی آنها با توجه به ساختار فومهای کامپوزیتی مورد مقایسه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد عامل حباب‌زای CaCO۳ در مقایسه با TiH۲ باعث افزایش دانسیته حفره‌ها و پایداری بهتر آنها شده، ولی زمان فرایند طولانیتر از عامل TiH۲ است. همچنین میزان جذب انرژی فوم با عامل CaCO۳ بیشتر از عامل TiH۲ است. ولی در عوض دیواره‌های سلولهای فومی تولید شده با عامل TiH۲دارای ضخامت نازکتر و زهکشی بهتری هستند.

---

درسالهای اخیر، تحقیقات زیادی در زمینه استفاده از فرایند مکانوشیمیایی برای سنتز مواد پیشرفته صورت گرفته است. در این تحقیق، نانوکامپوزیت Al۲O۳-TiN به روش مکانوشیمیایی و با استفاده از ماده ارزان قیمت TiO۲ (به جای تیتانیوم خالص که خیلی گران است) تولید شد. از پودرهای اکسید تیتانیوم و آلومینیوم به عنوان مواد اولیه استفاده شد. آسیابکاری در آتمسفر نیتروژن با فشار ۵ آتمسفر انجام شد و محصولات به دست آمده با پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج حاصل از آسیابکاری نشان داد در اولین مرحله از فرایند سنتز، اکسید تیتانیوم با آلومینیوم احیا می‌شود و در ادامه فرایند، تیتانیوم تولیدی با نیتروژن واکنش انجام می‌دهد. هنگامی که نسبت مولی آلومینیوم به اکسید تیتانیوم برابر ۲,۱ و ۳.۱ باشد، پس از ۲۰ ساعت آسیابکاری، قله‌های نیترید تیتانیوم در نتایج XRD نمایان می‌شود. همچنین نتایج نشان داد آسیابکاری منجر به تشکیل ذرات ریز و کروی می شود.

---

هدف اصلی از انجام این تحقیق، ارزیابی اثر نانوذرات کربنات کلسیم (CaCO۳) بر مقاومت به نفوذ فرورونده نانو کامپوزیت زمینه پلی اتیلن(PE) حین آزمون فروروی بوده است. نتایج آزمایشات نشان دادند که با افزایش نانو ذرات کربنات کلسیم تا ۵ درصد وزنی در نمونه ها، مقاومت در برابر نفوذ فرورونده در ماده افزایش یافت. اما، با افزایش مقدار کربنات کلسیم به بیش از ۵ درصد وزنی، احتمال آگلومره شدن آنها افزایش یافته و درنتیجه، مقاومت ماده در برابر نفوذ فرورونده کاهش می یابد. ناحیه تغییرشکل مومسان تشکیل شده در اطراف سوراخ ناشی از نفوذ فرورونده، با افزایش درصد وزنی نانو ذرات پرکننده تا ۵/۷ درصد وزنی، افزایش یافت. با افزایش درصد وزنی کربنات کلسیم به بیش از ۵ درصد در نمونه‌ها، مقاومت در برابر فروروی کاهش یافته و در اطراف نواحی نفوذ فرورونده ترک ایجاد می‌شود. برای بررسی مکانیزم شکست در نمونه‌های نانوکامپوزیتی از میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. تصاویر مربوط به سطح شکست حاکی از آگلومره شدن نانوذرات کربنات کلسیم در نمونه‌های با بیش از ۵ درصد وزنی و جوانه زنی ترک در آنها می‌باشند. همین امر سبب کاهش مقاومت در برابر نفوذ فرورونده در نمونه‌های با مقادیر بالای کربنات کلسیم می‌شوند.

---

دراین تحقیق رفتار گرمایی و مکانیکی رزین فنولیک دمابالا با قابلیت کربن دهی، مورد بررسی قرار گرفته است. از این رزین به عنوان زمینه در ساخت کامپوزیت کربن/کربن استفاده می شود. ابتدا برای پلیمر شدن این رزین، چند سیکل مختلف تا دمای ۱۸۰ درجه سانتی گراد بر روی رزین اعمال شده و نمونه های حاصل توسط آزمون تست خمش آزمایش شده‌اند. با توجه به سیکلی که مستحکمترین نمونه اولیه را ایجاد کرده است، نمونه های دیگری ساخته شده و با آزمون اکسید شدن، بررسی شده اند. نمونه ها در دماهای مختلف درون کوره قرار گرفته و در زمانهای مختلف کاهش وزن آنها به‌دست آمده است. نتایج نشان می دهد که زمینه فنولیک توانایی تحمل دمای ۳۵۰ درجه سانتی گراد را در محیط اکسیدی داراست. به منظور بررسی قابلیت کربن دهی رزین فنولیک، چهار سیکل گرمایی تا دمای ۱۱۰۰ درجه سانتی گراد تحت اتمسفر خنثی بر روی نمونه اولیه اعمال شده و کاهش وزن زمینه، اندازه گیری شده است. رفتار اکسید شوندگی زمینه کربنی در دو نرخ گرما دهی متفاوت و دماهای مختلف بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که زمینه کربنی در محیط اکسیدی تا ۵۵۰ درجه سانتی گراد، پایداری گرمایی مناسبی را از خود نشان می-دهد. ریزساختار نمونه های ساخته شده به وسیله تحلیل SEM مورد بررسی قرار گرفته است. در مرحله بعد، اثر افزودن ذرات SiC میکرونی در زمینه ی فنولیک و کربنی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که با افزودن ذرات میکرونی SiC به زمینه، استحکام افزایش یافته و تخلخل نمونه ها، کاهش می یابد.

---

مواد مزوپروس سیلیکا از سال ۱۹۹۲ شناخته شده اند. این مواد کاربرد وسیعی در زمینه سنسورها، غشاها، جداسازی جذبی و فرایند های کاتالیستی دارند. یکی از کاربردهای جدید این مواد که از سال ۲۰۰۰ به بعد مورد توجه واقع شد، کاربرد به عنوان سامانه های دارورسانی در بیماران سرطانی است. در مقایسه با کلوئیدهای آمورف و سیلیکای متخلخل و سامانه های دارورسانی پلیمری این مواد عوارض جانبی کمتری از خود نشان می دهند. زیست تخریب پذیری آهسته یکی از مشکلات این ترکیبات در کاربرد های رهایشی می باشد. در این مقاله هدف تولید نانوکامپوزیت مزو پروس سیلیکا/هیدروکسی آپاتیت(MCM-۴۱/HA) و بررسی رفتار زیست تخریب پذیری MCM-۴۱ خالص در حضور فاز هیدروکسی آپاتیت است. در این تحقیق مشخصه یابی توسط آنالیزهای انتقال فوریه مادون قرمز (FTIR) ، میکروسکوپ الکترونی روبشی مجهز به EDX (SEM) ، میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM) و ICP استفاده شد. نتایج نشان داد با شکل گیری هیدروکسی آپاتیت درون حفرات مزوپروس سیلیکا ( ورود کاتیون دو ظرفیتی Ca+۲ داخل ساختار)، تعداد اکسیژن های پل زن شبکه سیلیکای خالص کاهش یافت در نتیجه سرعت زیست تخریب پذیری افزایش یافت.

---

با وجود زیست فعالی قابل توجه سرامیک های زیست فعالی مثل هیدروکسی آپاتیت، کاربرد کلینیکی آن ها به علت خواص مکانیکی ضعیف محدود شده است. استفاده از پوشش های کامپوزیتی که خواص مکانیکی بهینه داشته باشد می تواند راه حلی برای این مشکل باشد و در این صورت، تلفیق خواص مکانیکی زیر لایه و زیست فعالی پوشش های کامپوزیتی بهینه شده می تواند دستاورد مطلوبی فراهم سازد. هدف از پژوهش حاضر، تولید و مشخصه یابی پوشش کامپوزیتی نانوساختار هیدروکسی آپاتیت-فورستریت- شیشه زیست فعال بود. روش سل- ژل به منظور تهیه نانو کامپوزیت سه تایی و شیوه پوشش دهی غوطه وری برای پوشش دادن بر زیر لایه های فولاد زنگ نزن ۳۱۶ ال استفاده شد. تکنیک های آزمون پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی، میکروسکوپ نیروی اتمی و طیف سنجی تفکیک انرژی پرتو ایکس به منظور بررسی ریزساختار و مورفولوژی پوشش های تهیه شده مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از آزمون پراش پرتو ایکس موید آن بود که دمای مناسب به منظور عملیات حرارتی پوشش کامپوزیتی و جلوگیری از ایجاد فازهای ثانویه اضافی، ۶۰۰ درجه سانتی گراد است. در این دما، پوشش یکنواخت و عاری از ترک به خوبی به زیر لایه ۳۱۶ ال متصل می شود. اندازه کریستال های تشکیل دهنده پوشش که به کمک رابطه شرر و میکروسکوپ نیروی اتمی تعیین شد، کمتر از ۱۰۰ نانومتر بود. نتایج حاصل از این پژوهش نشانگر آن است که پوشش های کامپوزیتی نانوساختار تهیه شده کاندیدای مناسبی برای کاربردهای پزشکی است.

---

پوششهای کامپوزیتی Ni-Co/SiC حاوی میکرو و نانو ذرات SiC به‌‌ترتیب با قطر متوسط μm۱۰ و nm۲۰ در زمینه آلیاژی Ni-Co به روش لایه نشانی الکتریکی با استفاده از الکترودهای افقی، تولید شدند. مورفولوژی سطحی، ترکیب شیمیایی، ساختار فازی، سختی و مقاومت به خوردگی پوششهای حاصل با استفاده از میکروسکپ الکترونی روبشی SEM، آنالیزگر EDX، تفرق سنجی اشعه ایکس XRD، ریزسختی سنجی و آزمونهای پلاریزاسیون به‌صورت تابعی از چگالی جریان لایه نشانی مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد، پوششهای کامپوزیتی حاوی نانو ذرات نسبت به پوششهای حاوی میکرو ذرات علی‌رغم درصد کمتر فاز SiC، همواره سختی و مقاومت به خوردگی بالاتری دارند. مقادیر سختی بیشینه ۴۹۱ و ۶۱۵ ویکرز به‌ترتیب برای پوششهای حاوی Vol.% ۲/۵۲ میکرو ذرات و Vol.% ۱/۸ نانو ذرات در چگالی جریان لایه نشانی A/dm۲ ۳ به‌دست آمد. نتایج براساس جزییات ساختاری مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

---

به منظور بهبود خواص مکانیکی هیدروکسی آپاتیت به عنوان اصلی ترین فاز مینرالی بافت سخت، فاز تقویت کننده ی تیتانیا به ساختار هیدروکسی آپاتیت افزوده شد. نانوکامپوزیت های هیدروکسی آپاتیت/تیتانیا با استفاده از تکنیک رسوب گذاری در جا در محدوده ی دمای اتاق تا Cº ۷۰ با موفقیت سنتز و در ادامه بدنه های متراکمی از آن با استفاده از روش پرس ایزواستاتیک گرم در فشار ۲۰۰ مگا پاسکال و دمای Cº ۱۲۰۰ 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 ی X و انتقال فوریه مادون قرمز تشکیل فرم کریستالی دما بالای تیتانیا (روتایل) را در محدوده ی دمای اتاق و فاز دما پایین آن (آناتاس) را در دمای Cº ۷۰ تایید می نماید.

---

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 T۷۰۰ و اعمال سیکل پخت پلیمری شدن با کمک پرس داغ تا دمای ۱۸۰ºC، نمونه های کامپوزیت کربن/فنولیک بدست آمده است. نمونه ها تحت سیکل پخت کربنی شدن تا دمای ۱۱۰۰ºC پخت شده و زمینه فنولیک کامپوزیت کربن/فنولیک به زمینه کربنی دمابالا 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 ۴۰ درصد وزنی الیاف کربن، بیشترین مقدار استحکام را داراست. در مرحله بعدی برای مقاوم-سازی و مستحکم سازی زمینه کربنی کامپوزیت ۴۰ درصد وزنی الیاف کربن، نانوذرات TiO۲ و ZrO۲ به رزین فنولیک با سه درصد حجمی ۱، ۲ و ۵ افزوده شده است. نتایج آزمایش خمش سه نقطه نشان می دهد که با افزودن نانوذرات، استحکام نمونه ها افزایش یافته و این استحکام در ۵ 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 ZrO۲ در مقایسه با TiO۲ 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 ۹۲۹ L 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 آزمونMTT درصد بقای سلولهای ۹۲۹ L در مواجه با عصاره های حاصل از فیلم پلیمری پس از ۷،۳ و ۱۴ 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 ۳ ،۷ و ۱۴ روزه بر سطح نانوکامپوزیت کشت داده شدند. مشاهده شد که سلولهای L۹۲۹ به خوبی قادر به رشد و تکثیر بر سطح غشا بوده، به طوری که تعداد سلول های شمارش شده بر آن در روزهای ۷ و ۱۴ نزدیک به نمونه کنترل ثبت شد. مشاهداتSEM نشان داد که سلول ها پس از گذشت ۳ روز چسبندگی خوبی با سطح پلیمر پیدا کردند. همچنین مشاهده شد که دانسیته سلولی پس از ۷ 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 ۱۰، ۱۵ و ۲۰ 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 (۸۰% 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 ۱۴۰۰ تا ۱۷۰۰ 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 Al۳+ در سیلیس آمورف ناشی از تجزیه زیرکن، زینتر واکنشی و تشکیل مولایت، در دمای °C۱۷۰۰ به طور کامل رخ داده است. همچنین نمونه های زینتر شده در این دما کمترین درصد تخلخل ظاهری (۴% ≈) و بیشترین دانسیته کلی (gr/cm-۳ ۴۰/۳ ≈) را نشان دادند.

---

در این تحقیق یک داربست نانوکامپوزیتی زیست تقلیدی از کیتوسان و ژلاتین و هیدروکسی آپاتیت تهیه شد و با روش های تحلیل مرسوم ارزیابی شد. به این منظور، نانوکامپوزیت هیدروژل/آپاتیت برای کاربرد در مهندسی بافت استخوان به روش زیست تقلیدی به کمک تکنیک خشکایش انجمادی ساخته شد. آپاتیت داخل هیدروژل ژلاتینی در طی فرایند نفوذ دوگانه در شرایط مشابه بدن از نظر دما و pH رسوب کرد. درصد اولیه کیتوسان (۲۰، ۳۰ و ۴۰) به عنوان متغیر در نظر گرفته شد. نمونه ها برای افزایش خواص مکانیکی و عدم حلالیت در آب، در محلول گلوتار آلدهید غوطه ور شدند. نفوذ کلسیم و فسفات از لبه های جانبی هیدروژل به مرکز آن، سبب تشکیل رسوب سفیدرنگ داخل آن شد. بررسی رسوب تشکیل شده در میان هیدروژل، نشان دهنده ی تشکیل هیدروکسی آپاتیت کربناته و دی کلسیم دی هیدرات (براشیت) بود. همچنین، خواص مکانیکی کامپوزیت در محدوده ی استخوان اسفنجی قرار داشت. با افزایش درصد کیتوسان، میزان جذب آب از ۳۷۹% به ۶۶۱% افزایش یافت. تحلیل فازی، بررسی ریزساختار و تعیین گروه های عاملی توسط XRD، SEM و FTIR انجام شد. در پایان، با توجه به نتایج حاصله، می توان نتیجه گرفت که نمونه ی ۸۰/۲۰ خواص مناسب‌تری برای ساخت داربست استخوانی نسبت به دو نمونه دیگر را داراست.

---

- در تحقیق حاضر از روش شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای پیش‌بینی خواص الاستیک شامل مدول الاستیک، مدول برشی و ضریب پواسون نانو کامپوزیت زمینه فلزی Al-SiC با درصدهای مختلف تقویت‌کننده استفاده شده است. برای انجام شبیه‌سازی از بسته‌ی نرم افزاری متن باز LAMMPS استفاده گردیده است. پس از قرار دادن اتم‌های آلومینیوم و سیلیکون کارباید در مکان‌های اولیه‌ خود، بین آن‌ها پتانسیل بین اتمی مناسب تعریف شده است. از پتانسیل EAM برای اتم‌های آلومینیوم، و از پتانسیل Morse برای اتم‌های Al-C و Al-Si و از پتانسیل Tersoff برای اتم‌های C-C، Si-C و Si-Si استفاده شده است. مقایسه نتایج شبیه‌سازی با مدل‌های میکرومکانیکی فگت، روس و هالپین- تسای نشان داده است که پیش‌بینی خواص الاستیک با توجه به اصول الاستیسیته حدی به مدل حد بالای فگت نزدیک است.

---

- استفاده از تقویت کننده های سرامیکی، یکی از راه های موثر و شناخته شده برای اصلاح ریزساختار فلزاتی همچون منیزیم است. در این پژوهش تاثیر نانو/میکرو ذرات زیرکونیا بر روی آلیاژ AZ۹۱ ریختگی مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا پودرهای میکرونی و نانومتری زیرکونیا توسط آلیاژسازی مکانیکی با هم مخلوط شدند. در پنج نمونه، مجموع مقدار تقویت کننده های نانومتری و میکرونی با نسبت های متفاوت، برابر با ۵ درصد وزنی در نظر گرفته شد. از دو حالت دیگر، یکی شامل ۵ درصد وزنی میکرو و دیگری ۵ درصد وزنی نانو ذرات زیرکونیا، نیز بهره گرفته شد. مخلوط پودرهای مورد نظر و مذاب در قالب ماسه CO۲ ریخته گری شدند. برای مقایسه، از دو نوع نمونه ریختگی، یکی بدون تقویت کننده و دیگری نمونه ریخته شده توسط روش عملیات فوق گداز مذاب استفاده شد. ریزساختار و اندازه دانه تمامی نمونه‌های کامپوزیتی، نسبت به نمونه شاهد و نیز نمونه تولید شده به روش عملیات فوق گداز مذاب بهبود یافت و بهترین نتایج مربوط به نمونه کامپوزیتی حاوی ۵ درصد وزنی نانو ذرات زیرکونیا بود.