Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Mehdi Ahmadian
محمدحسین فتحی (استاد راهنما) مهدی احمدیان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reyhaneh Yarahmadian
ریحانه یاراحمدیان

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Fabrication and Characterization of Nanostructured Bulk Calcium- titanate For Biomedical Applications
Calcium- titanate (CaTiO3) is a new bioceramic for its good mechanical properties and piezoelectrict effect. Calcium- titanate is a bioceramic used for femoral implacement to improve osteointegration. Better properties of nanosized materials in contrary to micrometer materials cause that biomedical experts used it to produce biomedicals. The goal of this research is to synthesize calcium- titanate powder with two methods, sol- gel and mechanical alloying and then to fabricate nanostructured balk calcium- titanate for biomedical applications. In the present study, two step sintering method has been applied to suppress the accelerated grain growth of nanostructured calcium- titanate in the last sintering stage. This method includes heating up to a higher temperature(T 1 ), cooling down to a lower temperature(T 2 ), holding for a instant time in this temperature(t 2 ). XRD, SEM, TEM and EDS applied to study the structure and morphology of calium- titanate powder and balk calcium- titantate. The changes of compressive strength, hardnees and fracture toughness of balk calcium- titanate under different regims of two step sintering were studied. Bioactive properties, cytotoxicity and cells adhesion of balk calcium- titanate produced by optimum regim were studied. It is concluded that to fabricate nanostructured balk calcium- titanate with destinsity of 96±0.5% theorical density(TD) and grain size of 5±1 nanometer T 1 must be 1250 ?C T 2 =1150 ?C and t 2 =10 (h). The results showed that balk calcium titanate fabricated by optimum regim of two step sintering has suitable bioactive and biocompatible properties. Keyword : nanostructured, bulk, calcium- titanate, two-step sintering.
تیتانات کلسیم CaTiO 3 به دلیل دارا بودن خاصیت پیزو الکتریک و نیز خواص مکانیکی مطلوب، به عنوان بیوسرامیکی جدید برای کاربردهای ارتوپدی معرفی شده است. تیتانات کلسیم بیوسرامیکی است که در پیوستگی کاشتنی های استخوانی در جایگزینی کامل استخوان ران نقش موثری ایفا کرده است. وجود خواص بهتر مواد نانومتری نسبت به مواد میکرونی، متخصصان بیومواد را ترغیب نمود تا در ساخت مواد زیستی پزشکی از این ویژگی استفاده نمایند. به طور کلی سرامیک های نانوساختار عملکرد سلول های استخوان ساز را افزایش می دهد. هدف از اجرای این پژوهش تهیه پودر تیتانات کلسیم به دو روش سل- ژل و آلیاژسازی مکانیکی و سپس ساخت و مشخصه یابی تیتانات کلسیم بالک نانوساختار به منظور استفاده در کاربردهای پزشکی می باشد. در این پژوهش روش نوین تف جوشی دو مرحله‌ای به منظور جلوگیری از رشد بی رویه دانه ها در تیتانات کلسیم بالک نانوساختار در مرحله پایانی تف جوشی به کار گرفته شد. این روش شامل حرارت دادن تا دمای بالا(T 1 )، سریع سرد کردن تا دمای پایین تر(T 2 ) و نگه داری در این دما به مدت زمان معین و به دنبال آن سرد کردن تا دمای اتاق می باشد. به منظور مطالعه و ارزیابی ساختار پودر و بالک تهیه شده تیتانات کلسیم از تکنیک های پراش پرتو ایکس(XRD)، میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM)، میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) به همراه سیستم آنالیز تفکیک انرژی پرتوی ایکس((EDS ، استفاده شد. روند تغییرات استحکام فشاری، سختی و چقرمگی شکست بالک های تهیه شده تحت سیکل های مختلف تف جوشی دومرحله‌ای مورد ارزیابی قرار گرفت. خواص زیست فعالی بالک تیتانات کلسیم تهیه شده تحت سیکل بهینه تف جوشی با غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن بررسی شد. میزان سمیت و چسبندگی سلولی برای بالک تهیه شده از طریق سیکل بهینه تف جوشی دومرحله‌ای، مورد بررسی قرار گرفت . نتایج این تحقیق نشان داد برای به دست آوردن بالک نانو ساختار تیتانات کلسیم با چگالی (5/0±96 درصد چگالی تئوری) و اندازه دانه در ابعاد نانو(1±5 نانومتر)، دمای اولیه 1250 درجه سانتی‌گراد، دمای ثانویه 1150 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان باقی ماندن در مرحله دوم 10 ساعت می باشد.. مشخص شد بالک تولید شده توسط سیکل بهینه تف جوشی دو مرحله ای دارای خواص زیست فعالی و زیست سازگاری مطلوب می باشد. کلمات کلیدی: نانو‌ساختار، تف جوشی دومرحله‌ای، تیتانات کلسیم ، بالک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی