عنوان :
ساخت و مشخصه يابي نانوكامپوزيت هاي تخريب پذير برپايه منيزيم حاوي نانولوله هاي كربني و اكسيدروي براي كاشتني هاي ارتوپدي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
خوردگي و حفاظت از مواد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 117ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مسعود عطاپور، مهدي عليزاده
توصيفگر ها :
كامپوزيت برپايه منيزيم , نانولوله هاي كربني , اكسيدروي , تف جوشي پلاسماي جرقه اي , بيومواد
استاد داور :
رحمت الله عمادي، محمدمحسن مؤمني
تاريخ ورود اطلاعات :
1399/11/06
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1399/11/07
چكيده فارسي :
چكيده در سالهاي اخير شكستگي استخوان به يك موضوع مهم درحوزه سالمتي تبديل شده است كه براي بهبود آن الزم است از بيومواد استخواني استفاده شود يكي از بيومواد فلزي منيزيم ميباشد كه به دليل زيستسازگاري زيستتخريبپذيري و مدول يانگ مناسب توجهات زيادي را به خود جلب كرده است با اين حال نرخ خوردگي و سايش باال و خواص مكانيكي ضعيف باعث محدوديت استفاده از آن در كاربردهاي ارتوپدي شده است ساخت كامپوزيتهاي برپايه منيزيم يكي از روشهاي بهبود خواص ذكر شده ميباشد كه با انتخاب مناسب زمينه تقويتكننده و روش ساخت حاصل ميشود بر اين اساس هدف از پژوهش حاضر ساخت نانوكامپوزيتهاي منيزيم خالص تقويتشده با 5 0 درصدوزني نانولولههايكربني و 01 درصدوزني اكسيدروي با استفاده از فرآيند تفجوشي پالسماي جرقهاي و بهينهسازي شرايط ساخت ميباشد در اين راستا آمادهسازي و سپس آناليز پودر كامپوزيت نشان داد كه پراكندگي يكنواخت تقويتكننده و جلوگيري از تشكيل اكسيد حاصل شده است در ادامه هر يك از كامپوزيتها در شرايط متفاوت توسط تفجوشي پالسماي جرقهاي ساخته شدند براي كامپوزيت منيزيم تقويتشده با نانولولههايكربني شرايط ساخت دماي085 درجه سانتيگراد فشار 05 مگاپاسكال و زمان 02 دقيقه شرايط بهينه انتخاب شد در اين شرايط چگالي نسبي 20 0 87 99 درصد سختي5 4 55 54 ميكروويكرز استحكام فشاري 51 4 9 422 مگاپاسكال و كرنش شكست 6 0 57 51 درصد به دست آمد كه دراين شرايط سختي واستحكام فشاري 43 و 03 درصد نسبت به منيزيم خالص افزايش يافتهاند همچنين شرايط ساخت دماي085 و023 درجه سانتيگراد فشار 05 مگاپاسكال و زمان 02 دقيقه شرايط بهينه براي ساخت كامپوزيت منيزيم تقويت شده با اكسيدروي انتخاب شد در اين حالت از ذوب شدن نمونه جلوگيري شده و چگالي نسبي 50 0 50 09 درصد سختي90 6 65 2 ميكرويكرز براي زمينه منيزيم و 17 92 218 23 براي محصوالت واكنش استحكام فشاري 28 3 245 7 وكرنش شكست7 0 19 58 حاصل شد كه دراين شرايط نيز سختي زمينه واستحكام فشاري 85 و 24 درصد نسبت به منيزيم خالص افزايش يافتهاند ارزيابي زاويه ترشوندگي كه برخواص خوردگي و زيستي نمونهها اثرگذار است نشان داد كه با افزودن نانولولههاي كربني آبگريزي نسبت به منيزيم خالص افزايش و با افزودن ذرات اكسيدروي در قسمت هايي از نمونه به دليل وجود ذرات اكسيدروي آبدوستي افزايش و در ساير نواحي آبگريزي افزايش مييابد خواص خوردگي اين سه نمونه نيز مورد ارزيابي قرار گرفت كه مشاهده شد نانولولههايكربني مقاومت به خوردگي منيزيم را كاهش داده در صورتي كه ذرات اكسيدروي باعث بهبود مقاومت به خوردگي شده است انجام آزمون غوطهوري زيستفعالي هردو نمونه منيزيم و كامپوزيت حاوي ذرات اكسيدروي را تأييد كرد و نتايج آزمون سايش نيز نشان داد ضريب اصطكاك منيزيم خالص 13 0 ميباشد در حالي كه اين عدد به 72 0 براي كامپوزيت رسيده است و بهبود مقاومت به سايش گزارش شد به طور كلي با توجه به نتايج هر دو تقويتكننده باعث افزايش خواص مكانيكي منيزيم خالص شده و كامپوزيت تقويتشده با اكسيدروي خواص خوردگي زيستفعالي و سايش منيزيم خالص را بهبود بخشيده است بنابراين اين كامپوزيت پتانسيل زيادي براي كاربرد به عنوان ايمپلنتهاي استخواني دارد كلمات كليدي بيومواد كامپوزيت برپايه منيزيم نانولولههايكربني اكسيدروي تفجوشي پالسماي جرقهاي
چكيده انگليسي :
بسمه تعالي دانشگاه صنعتي اصفهان دانشكده مهندسي مواد Fabrication and characterization of magnesium based degradable nanocomposites containing carbon nanotubes and zinc oxide for orthopedic implants Atie Asai atie asadi@ma iut ac ir on September 21 2020 Department of Materials Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran Degree M Sc Language FarsiM Atapour Assoc Prof Email m atapour@cc iut ac irM Alizadeh Assoc Prof Email alizadeh@cc iut ac irAbstractIn recent years bone fractures have become an important subject in the field of health which necessitates theuse of bone biomaterials Magnesium is one of the biomaterials that has been paid much attention due to itscompatibility biodegradability and suitable Young s modulus However it has found limited uses inorthopedic applications owing to its high corrosion and wear rates along with poor mechanical properties Thefabrication of magnesium based composites is one of the methods to improve the mentioned properties Accordingly the aim of the present study is to fabricate pure magnesium nanocomposites reinforced with 0 5wt carbon nanotubes CNTs and 10 wt zinc oxide nanoparticles using the spark plasma sintering processas well as the optimization of the fabrication conditions For the magnesium matrix composite reinforced withCNTs the optimum consolidation temperature pressure and time were 580 C 50 MPa and 20 min respectively Under these conditions results show an increase in a hardness and the compressive strength by34 and 30 respectively compared with those of pure magnesium Also the optimum conditions selected forthe fabrication of the magnesium matrix composite reinforced with zinc oxide were a temperature of 580 and320 C a consolidation pressure of 50 MPa and a time duration of 20 minutes In this case also results showan increase in a matrix hardness and compressive strength by 58 and 42 respectively compared with thoseof pure magnesium The evaluation of the wetting angle that affects the corrosion and biological propertiesshowed that with the addition of CNTs the hydrophobicity increased compared with that pure magnesium Nonetheless with the addition of zinc oxide particles hydrophilicity increased in some parts of the sample dueto the presence of hydrophilic zinc oxide particles but hydrophobicity increased in other regions The corrosionproperties of these three samples were also investigated and it was observed that carbon nanotubes degradedthe corrosion resistance of magnesium while zinc oxide particles improved the corrosion resistance The resultsof the immersion test confirmed the bioactivity of both the Mg and the composite containing zinc oxideparticles The results of the wear test indicated that the coefficient of friction of pure Mg was 0 31 whereas itwas 2 7 for the composite which showed improved wear resistance In general and according to the results both reinforcements led to enhancing the mechanical properties of pure Mg The composite reinforced withzinc oxide improved the corrosion resistance bioactivity and wear resistance of pure Mg Thus this compositeshowed its great potential to be used as bone implants Keywords Magnesium based composite Carbon Nanotubes Zinc Oxide Spark Plasma Sintering
استاد راهنما :
مسعود عطاپور، مهدي عليزاده
استاد داور :
رحمت الله عمادي، محمدمحسن مؤمني
