Skip to main content
SUPERVISOR
Mehdi Karevan,Peiman Mosaddegh,Mahdi Javanbakht
مهدی کاروان (استاد راهنما) پیمان مصدق (استاد راهنما) مهدی جوان بخت (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad Gowdini
محمد گودینی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1394
Polylactic acid and calcium phosphate composites are widely used in orthopedic fixation applications and are a great alternative to metal materials. However, due to their biological properties and poor mechanical strength compared to metals, they exhibit biocompatibility and acceptable biodegradability properties. In order to make the best of a nanocomposite composed of ceramic nanoparticles, the important issues in this study such as, synthesis of hydroxyapatite nanoparticles and thermoplastic starch microparticles, fabrication and evaluation PLA / HA nanocomposite and its processability, characterizing and evaluating mechanical and structural properties and morphology of nanocomposite, and finally in vitro evaluation of degradability properties in order to simulate the behavior of material degradation within the body were studied. Having examined and analyzing the results of various tests, it was concluded that the use of very small fractions of hydroxyapatite nanoparticles (about 1 or 5 wt.%) ultimate tensile strength improved as an acceptable 11 percent in comparison to the neat polymer. These materials also increased the value of strain to failure (which is a good indicator of toughness in materials) in thermoplastic polyurethane-containing specimens to 15 times higher than the neat PLA. The toughness energy achieved through the area under the stress-strain curve improved by 11 times. The mixed-mode fracture toughness test that is so well recieved for observing the behavior of material in general conditions, showed that the amount of fracture energy improved with the presence of hydroxyapatite nanoparticles by 18 percent. Improvement of mechanical properties continued to 5 wt% of hydroxyapatite nanoparticles, which is considered as the threshold for the reinforcement of the nanocomposite component. At higher wight fractions of HA, the composite strenght decreased due to increased brittleness and aglomeration of nanohyrodroxyapatite nanoparticles. The in vitro degredation test carried out under biological conditions for 28 days indicated that with increasing the weight fraction of hydroxyapatite nanoparticles, the degradation rate in the composite increases and the highest weight loss was observed for starch samples with a 3% of the initial weight. Keywords: Polylactic acid, nanohydroxyapatite, mixed-mode fracture toughness, in vitro degradation
کامپوزیت های پلی لاکتیک اسید و کلسیم فسفات ها به‌طور گسترده ای در کاربردهای تثبیت کننده های ارتوپدی مورد استفاده قرار گرفته اند و جایگزین بسیار خوبی برای مواد فلزی هستند. هرچند به دلیل خواص بیولوژیکی و استحکام مکانیکی ضعیفی که در مقایسه با فلزات دارند، خواص زیست سازگاری و زیست‌تخریب‌پذیری قابل قبولی را از خود نشان می دهند. به‌منظور ساخت هرچه بهتر یک نانوکامپوزیت متشکل از نانوذرات سرامیکی موارد مهمی در این پژوهش از قبیل؛ سنتز نانوذرات هیدروکسی آپاتیت و میکرو ذرات نشاسته ترموپلاستیک، ساخت و ارزیابی نانوکامپوزیت PLA/HA و روش های فرآیند پذیری آن، مشخصه یابی و ارزیابی خواص مکانیکی و ساختاری و مورفولوژی نانوکامپوزیت و درنهایت مطالعه ی برون تنی خواص تخریب پذیری به‌منظور شبیه سازی رفتار تخریب ماده در درون بدن، مورد ارزیابی و مطالعه قرار گرفتند. بعد از ارزیابی و آنالیز دقیق نتایج به دست آمده از آزمون های مختلف، این نتیجه حاصل شد که، استفاده مقادیر بسیار کمی از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت (در حدود 1 یا 5 درصد وزنی) خواص استحکام تسلیم کششی را به مقدار قابل قبولی ( به میزان 11 درصد) افزایش داده است. این مواد همچنین میزان کرنش در لحظه شکست را که شاخص خوبی برای اندازه‌گیری میزان چقرمگی است در نمونه های حاوی پلی یورتان ترموپلاستیک به میزان 15 برابر افزایش دادند. انرژی چقرمگی که از طریق سطح زیر منحنی تنش-کرنش به‌دست‌آمده است، به میزان 11 برابر ماده خالص افزایش یافته است. آزمون چقرمگی شکست در مودهای ترکیبی که بیانگر بسیار خوبی برای مشاهده رفتار ماده در حالت کلی است انجام شد و نشان داد که میزان انرژی شکست با حضور نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به میزان 18 درصد بهبود یافته است. بهبود خواص مکانیکی تا مقادیر درصد وزنی 5 درصد ادامه داشت که این مقدار آستانه تقویت بخشی نانوکامپوزیت به شمار می آید. در درصدهای بیشتر از این مقدار، رفتار کامپوزیت به دلیل افزایش تردی و شکنندگی و همچنین کلوخه ای شدن ذرات نانوهیدروکسی آپاتیت کاهش یافت. آزمون زیست‌تخریب‌پذیری برون تنی که مدت 28 روز تحت شرایط بیولوژیکی انجام گرفت نشانگر این مطلب بود که با افزایش درصد وزنی نانوذرات هیدروکسی آپاتیت نرخ تخریب در کامپوزیت روند افزایشی داشته است و بیشترین افت وزن مربوط به نمونه های نشاسته دار با میزان 3 درصد وزن اولیه است. کلمات کلیدی: پلی‌لاکتیک‌اسید، نانوهیدروکسی آپاتیت، چقرمگی شکست، تخریب پذیری برون تنی

ارتقاء امنیت وب با وف بومی