چكيده فارسي :
پيشرفت‌هاي صورت گرفته در زمينه نانوكامپوزيت‌ها و خواص فوق‌العاده كاربردي و استراتژيك آن‌ها ازجمله نسبت استحكام به وزن بالا، موجب شده‌است در زمينه‌هاي نظامي، پزشكي، انرژي، هوافضا، خودرو، الكترونيك و... اين دسته از مواد بسيار موردتوجه قرارگرفته و كشورهاي توسعه‌يافته سالانه هزينه‌هاي زيادي را صرف گسترش و تحقيقات در اين حوزه نمايند. اما هزينه ساخت، تجهيزات نمونه‌سازي و رسيدن به خواص نهايي مطلوب از مشكلات پيش رو در پژوهش‌هاي كاربردي و محصولات ساخته‌شده در اين حوزه است. از سوي ديگر موارد مهمي از قبيل جهت‌گيري نانوذرات پركننده در فاز پليمر زمينه، تشكيل لايه بين فازي، ميزان پخش‌شدگي نانوذرات و يكنواختي آن در كل حجم فاز زمينه و ميزان كريستالي شدن پليمر نيمه كريستال و... موارد بسيار حائز اهميتي در خواص نهايي نانوكامپوزيت ساخته‌شده مي‌باشند. روش ساخت از مهم‌ترين فاكتورهاي تأثيرگذار بر موارد گفته‌شده و بنابراين بر خواص كلي نانوكامپوزيت است. با توجه به اين موضوع، امروزه روش‌هاي ساخت كم‌هزينه، بدون استفاده از مواد شيميايي، در دسترس و نزديك به روش‌هاي رايج و همچنين باقابليت فرآوري حجم كم مواد به دليل گران بودن بعضي از مواد مورداستفاده، از نياز‌هاي مهم در اين شاخه مي‌باشد.
در اين پايان‌نامه به امكان‌سنجي، طراحي و ساخت يك دستگاه ميكرو اكسترودر- تزريق به‌منظور بومي‌سازي اين تجهيز مهم در زمينه تحقيقات نانوكامپوزيت‌هاي پليمري، تركيب دارو و مواد غذايي پرداخته‌شده است. به اين منظور با استفاده از طراحي و مهندسي معكوس و با استفاده از داده‌هاي گردآوري‌شده، پيچ‌ها و محفظه دستگاه كه قسمت اصلي و پيچيده دستگاه مي‌باشد طراحي و نمونه اوليه آن‌ها توليدشده است. طراحي و محاسبات تقسيم دور و گشتاور ورودي به دو محور پيچ به شكل هم‌سوگرد توسط جعبه‌دنده با توجه به ملاحظات موردنياز انجام‌شده و امكان‌سنجي ساخت و مونتاژ نيز به‌طور كامل صورت گرفته است. واحد برق و كنترل با در نظر گرفتن نيازمندي‌هاي موردنظر و همچنين اهداف بعدي براي توسعه قابليت‌هاي دستگاه در فاز دوم، طراحي گرديده است. لازم به ذكر است كه اين دستگاه علاوه بر كاربرد در تهيه نانوكامپوزيت‌هاي پليمري در مصارف ديگري ازجمله داروسازي و صنايع غذايي نيز كاربرد فراواني دارد. اميد است با تكميل بومي‌سازي تكنولوژي، طراحي و ساخت اين دستگاه بتوان گام مهمي در زمينه‌ي گسترش علوم بين‌رشته‌اي(مكانيك، پليمر، نانو تكنولوژي، دانش مواد و ...) در تحقيقات كاربردي، اشتغال‌زايي و پيشرفت كشور برداشت.
چكيده انگليسي :
Nanocomposites development and their excellent strategic and practical properties including their high strength to weight ratio have made this class of materials draw a great deal of attention in the military, medical area, energy sector, aerospace, automotive industries, electronics, etc. This has encouraged developed countries to allocate a large investment on the development of this field. Nevertheless, production costs, equipment for the fabrication of specimens ensuring required eventual properties are amongst issues against applied research and manufacture of the end-use products. On the other hand, other key factors including filler nanoparticles orientation in polymer matrix, interphase formation, nanoparticles dispersion and their uniform distribution in the matrix phase matrix along with the degree of crystallinity in semi-crystalline polymers that govern final behavior of fabricated nanocomposites. The fabrication method is the most important factor among the aforesaid variables and, thus, the underlying one on the bulk properties of polymer nanocomposites. Considering such issues, today, cost-effective fabrication techniques, with no interference of chemicals, availability and close to traditional methods and ability in the processing of only a small amount of rather expensive materials have proven to be one underlying requirement in this avenue of research. In this thesis, the feasibility, design and fabrication of a micro extruder-injection setup, the first phase of a comprehensive project, aiming at the localization of this key device in polymer nanocomposites studies, drug compounding and food substances is presented. To fulfil this goal, both design and reverse engineering approaches using recorded literature and technical information were adopted for the design and fabrication of prototypes of screws and setup housing granting the main parts of the entire instrument. Design and calculation with respect to the input drive and torque transferred to two co-rotating-screw axes was performed on the basis of the device requirement whilst ensuring the feasibility of fabrication and assembly of the instrument. The power and control unit were designed as per required working conditions in virtue of prospective capabilities of the device when combined with the second phase of the whole project. It is noteworthy to mention that this setup has other applications along with the processing of polymer nanocomposites such as food and pharmaceutic industries. It is hoped the localization of the respective technology upon the design and manufacture of thereof an excellent step is taken toward the development of the interdisciplinary sciences being named mechanical engineering and polymer sciences, nanotechnology and materials science used in applied research and job creation and progression of the nation.
