Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Hosein Fathi,Mehdi Ahmadian
محمدحسين فتحي (استاد راهنما) مهدي احمديان (استاد راهنما)
 
STUDENT
Reyhaneh Yarahmadian
ريحانه ياراحمديان

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.
چکيده تيتانات کلسيم CaTiO 3 به دليل دارا بودن خاصيت پيزو الکتريک و نيز خواص مکانيکي مطلوب، به عنوان بيوسراميکي جديد براي کاربردهاي ارتوپدي معرفي شده است. تيتانات کلسيم بيوسراميکي است که در پيوستگي کاشتني هاي استخواني در جايگزيني کامل استخوان ران نقش موثري ايفا کرده است. وجود خواص بهتر مواد نانومتري نسبت به مواد ميکروني، متخصصان بيومواد را ترغيب نمود تا در ساخت مواد زيستي پزشکي از اين ويژگي استفاده نمايند. به طور کلي سراميک هاي نانوساختار عملکرد سلول هاي استخوان ساز را افزايش مي دهد. هدف از اجراي اين پژوهش تهيه پودر تيتانات کلسيم به دو روش سل- ژل و آلياژسازي مکانيکي و سپس ساخت و مشخصه يابي تيتانات کلسيم بالک نانوساختار به منظور استفاده در کاربردهاي پزشکي مي باشد. در اين پژوهش روش نوين تف جوشي دو مرحله‌اي به منظور جلوگيري از رشد بي رويه دانه ها در تيتانات کلسيم بالک نانوساختار در مرحله پاياني تف جوشي به کار گرفته شد. اين روش شامل حرارت دادن تا دماي بالا(T 1 )، سريع سرد کردن تا دماي پايين تر(T 2 ) و نگه داري در اين دما به مدت زمان معين و به دنبال آن سرد کردن تا دماي اتاق مي باشد. به منظور مطالعه و ارزيابي ساختار پودر و بالک تهيه شده تيتانات کلسيم از تکنيک هاي پراش پرتو ايکس(XRD)، ميکروسکوپ الکتروني عبوري(TEM)، ميکروسکوپ الکتروني روبشي(SEM) به همراه سيستم آناليز تفکيک انرژي پرتوي ايکس((EDS ، استفاده شد. روند تغييرات استحکام فشاري، سختي و چقرمگي شکست بالک هاي تهيه شده تحت سيکل هاي مختلف تف جوشي دومرحله‌اي مورد ارزيابي قرار گرفت. خواص زيست فعالي بالک تيتانات کلسيم تهيه شده تحت سيکل بهينه تف جوشي با غوطه وري در محلول شبيه سازي شده بدن بررسي شد. ميزان سميت و چسبندگي سلولي براي بالک تهيه شده از طريق سيکل بهينه تف جوشي دومرحله‌اي، مورد بررسي قرار گرفت . نتايج اين تحقيق نشان داد براي به دست آوردن بالک نانو ساختار تيتانات کلسيم با چگالي (5/0±96 درصد چگالي تئوري) و اندازه دانه در ابعاد نانو(1±5 نانومتر)، دماي اوليه 1250 درجه سانتي‌گراد، دماي ثانويه 1150 درجه سانتي‌گراد و مدت زمان باقي ماندن در مرحله دوم 10 ساعت مي باشد.. مشخص شد بالک توليد شده توسط سيکل بهينه تف جوشي دو مرحله اي داراي خواص زيست فعالي و زيست سازگاري مطلوب مي باشد. کلمات کليدي: نانو‌ساختار، تف جوشي دومرحله‌اي، تيتانات کلسيم ، بالک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی