18357

15974

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1401

هفده، 206ص. : مصور، جدول، نمودار

1401/12/27

كتابنامه

مهندسي مكانيك

مهندسي مكانيك

1403/04/02

2916560

يكي از نيازهايي كه از قديم مورد توجه بيماران، معلولين و يا اشخاص با ضايعه اندام روبرو بوده‌اند، اندام‌هاي جايگزين اندام‌هاي طبيعي خود مي‌باشد كه مي‌تواند شامل دست، پا، بيني و لاله گوش و يا ديگر اندام‌ها شود. نه تنها در خصوص عارضه‌هاي مادرزادي بلكه در حوادث متعدد ممكن است شخص دچار نقص و يا قطع عضو گردد. پيشرفت علم در راستاي ساخته شدن پروتز‌هاي كامپوزيتي، توانسته است درد و رنج ناشي از مشكلات نقص عضو را كاهش دهد. به همين علت پروتز‌هاي كامپوزيتي براي اين منظور ساخته شده است. در حال حاضر يكي از پركاربردترين مواد مورد استفاده در ساخت پروتزهاي اندام مصنوعي، سيليكون مي‌باشد كه در عين خواص مناسبي مانند انعطاف‌پذيري و زيست‌سازگاري، مشكلات زيادي براي مصرف كنندگان ايجاد نموده است. پروتزهاي سيليكوني داراي مقاومت مورد رضايت افراد را نداشته و در عين حال داراي چگالي زيادي هستند كه به ويژه در پروتزهاي مورد استفاده در دست بسيار آزار دهنده و خسته كننده است. همچنين، مطابق با تحقيقات صورت گرفته، عمده اندام‌هاي پروتزي داراي خواص ضد باكتري و يا آب‌دوستي مناسب به منظور ايجاد راحتي براي افراد در خصوص تعرق ايجاد شده، نيستند. از جمله مسائل مطرح شده در خصوص دستكش‌هاي سيليكوني فعلي افت خواص مكانيكي و يا پارگي زودرس اعضاء پروتزي بوده كه در ضمن سنگين بودن عضو هزينه هاي گزافي را نيز براي جامعه هدف به همراه دارد. با توجه به زمينه مورد پژوهش در اين پروژه، ساخت و سنتز نانوكامپوزيت‌هاي الاستومري محور اصلي پروژه در خصوص نمونه سازي و مشخصه يابي مواد خواهد بود كه با تغييرات در درصد وزني پليمرهاي فاز زمينه، آلياژ سازي و درصد مواد افزودني و همچنين روش ساخت و ديسپارسيون ذرات به بهينه يابي خواص پرداخته كه در نتيجه آن فرمولاسيون دقيق براي ساخت پروتز هاي اندامي معرفي مي‌گردد. در اين پژوهش، سه پليمر رزين الاستومر پايه سيليوكن، پلي‌يورتان سختي شور 70 و 80 و تقويت‌كننده‌هاي نانورس، تالك، تيتانيوم دي اكسيد و اروزيل با درصدهاي وزني 0 – 1 – 2 – 4 – 5 – 6 و 8 مورد استفاده قرار گرفت كه تعدادي از اين درصد وزني‌ها به صورت تركيبي (هيبريدي) مي‌باشد. در اين پژوهش در مجموع 13 نوع آزمون در قالب 4 شاخه آزمون‌هاي مكانيكي، حرارتي، زيست‌سازگاري و مشخصه‌يابي ساختاري صورت پذيرفت و شامل آزمون‌هاي استحكام كشش، پارگي، سختي، چگالي، زاويه تماس آب، تخريب يو-وي، تخريب تعريق، آناليز گرماسنج روبشي تفاضلي، حساسيت pH، سميت آنتي‌باكتريال، سميت كشت سلولي، آناليز پراش اشعه ايكس و آناليز ميكروسكوپ الكتروني روبشي نشر ميداني مي‌باشد. نمونه‌هاي برتر، خواص مكانيكي، حرارتي، زيست‌سازگاري و ساختاري قابل قبولي ارائه كردند و قابليت جايگزيني نمونه‌هاي سيليكوني را به صورت كامل دارد و عملا مي‌توان به عنوان نسل جديدي از پروتزهاي اندام مصنوعي با خواص و قابليت‌هاي ترقي يافته معرفي شود.

One of the needs that patients, disabled people, or people with organ damage have been interested in for a long time, is replacement organs for their natural organs, which can include hands, feet, noses, earlobes, or other organs. The progress of science in the direction of making composite prostheses has been able to reduce the pain and suffering caused by limb defects. For this reason, composite prostheses have been made for this purpose. At present, one of the most widely used materials used in the manufacture of artificial limb prostheses is silicone, which, while having suitable properties such as flexibility and biocompatibility, has created many problems for consumers. Silicone prostheses do not have the resistance that people are satisfied with, and at the same time, they have a lot of density, which is very annoying and tiring, especially in prostheses used in the hand. Also, according to the research, most of the prosthetic organs do not have antibacterial properties or proper hydrophilicity to create comfort for people regarding sweating. Among the issues raised regarding the current silicone gloves is the loss of mechanical properties or premature rupture of the prosthetic limbs, which, in addition to the heaviness of the limb, also brings exorbitant costs for the target community. According to the field of research in this project, the construction and synthesis of elastomeric nanocomposites will be the main focus of the project regarding the prototyping and characterization of materials, with changes in the weight percentage of base phase polymers, alloying, and percentage of additives, as well as the manufacturing and dispersion method. Particles are optimized for their properties, as a result of which precise formulations are introduced for making organ prostheses. This research uses three silicone and 2 polyurethane grade elastomer resin polymers, and nanoclay, talc, TiO2, and fumed silica reinforcements with weight fraction of 0-1-2-4-5-6-8 were used in hybrid method. In this research, 13 types of tests were conducted in 4 branches of mechanical, thermal, biocompatibility, and structural characterization tests, including tensile strength, tear strength, hardness, densitometry, water contact angle, UV degradation, sweat degradation, DSC, pH sensitivity, antibacterial toxicity, cell culture toxicity (MTT), XRD, and FESEM are field publications. The superior samples presented acceptable mechanical, thermal, biocompatibility, and structural properties and can completely replace silicone samples and can practically be introduced as a new generation of artificial limb prostheses with advanced properties and capabilities.

مهدي كاروان

پيمان مصدق , عليرضا فدائي تهراني