یکی از روش های بهبود کیفیت سطوح استفاده از پوشش هایی با خواص مطلوب است که در این راستا کاربرد پوشش هایی با ساختار آمورف، نانوکریستال و پوشش هایی با ساختار دوگانه آمورف/نانوکریستال در چند سال اخیر مورد توجه واقع شده است. این پوشش ها با جمع خواص منحصر بفردی نظیر استحکام تسلیم بالا، سختی بالا، مقاومت سایشی عالی و تافنس مطلوب، شرایط مناسبی را در راستای بهبود کیفیت سطوح فراهم می کنند. در این پروژه ابتدا با اضافه کردن عناصر فلزی و شبه فلزی مختلف مانند کرُم، مولیبدن، بُر، کربن، فسفر و سیلیسیم به پودر آهن ترکیب مناسبی طراحی شد تا قابلیت تشکیل ساختار آمورف در فرایند آلیاژسازی مکانیکی و فرایند پاشش حرارتی را دارا باشد. سپس پودر حاصل با ترکیب بهینه توسط فرایندهای نوین پاشش حرارتی نظیر پاشش شعله ای با سرعت بالا (hvof) و پاشش پلاسمایی در اتمسفر (aps) بر زیرلایه های فولادی تحت شرایط مختلف اعمال شد تا ساختاری متشکل از درصدهای مختلف فازهای آمورف و نانوکریستال حاصل شود. سپس ساختار و خواص پوشش ها با آزمون های سایش، سختی سنجی، تافنس شکست، استحکام چسبندگی، آنالیز فازی، آنالیز حرارتی (dsc) و بررسی های میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) و روبشی (sem) مطالعه شد. همچنین ثوابت سینتیکی تبلور فاز آمورف مانند توان آورامی و انرژی اکتیواسیون جوانه زنی و رشد توسط مدل های مختلف محاسبه و مکانیزم رشد تعیین گردید. این نتایج نشان دادند که آلیاژ آهن با ترکیب fe-18cr-5mo-5p-1.5c-1.5si-3b (درصد وزنی) بهترین قابلیت آمورف شدن را دارد و بعلاوه از پایداری حرارتی بالایی نیز برخوردار است. از طرف دیگر توان آورامی برای این سیستم به شدت تابع دما بود و عدد صحیحی را نشان نداد که حاکی از آن است که فرایند جوانه زنی و رشد پیچیده است و به طور هم زمان چندین مکانیزم رشد دو یا سه بعدی در این فرایند دخیل می باشند. بالا بودن میزان انرژِی اکتیواسیون جوانه زنی ( kj/mol29/405) و رشد ( kj/mol04/386) برای این آلیاژ نشان دهنده مشارکت تعداد زیادی از عناصر آلیاژی در تشکیل ساختارهای کریستالی است. نتایج بررسی خواص مکانیکی پوشش ها گویای آن هستند که بالاترین میزان ریزسختی پوشش ها مربوط به ساختارهای دو گانه آمورف/نانوکریستال در حدود hv 1200، پایین ترین میزان ضریب اصطکاک و نرخ سایش برای پوشش هایی با ساختار آمورف به ترتیب در حدود 18/0 و mm3/n.m 6-10*26/0 و بالاترین میزان تافنس شکست در حدود mpa.m1/2 10 برای پوشش هایی با ساختار دو گانه آمورف/نانوکریستال است. در این پروژه همچنین نقشه هایی ارائه شد که با استفاده از آن ها می توان آلیاژ مورد نظر را بر پایه آهن طراحی و پوشش هایی با ساختارهای متنوع را بدست آورد. در این نقشه ها با کنترل ساختار اولیه پودر و پارامترهای پاشش حرارتی، پوشش هایی ایجاد می شود که ریز ساختار آن قابل کنترل بوده و به تبع آن می توان خواص مورد نظر را بر اساس تابعی از ریزساختار بدست آورد. همچنین مدل های نقشه های مکانیزم سایش برای پوشش های آمورف و نانوکریستال بر پایه آهن ارائه شد که با استفاده از آن ها می توان شرایط تریبولوژیکی برای سایش آرام و شدید را بدست آورد.

شیشه های زیست فعال به دلیل توانایی در پیوند و هم بندی با بافت نرم و سختی که دارند در ترمیم، درمان، شکسته-بندی استخوان و پوشش کاشتنی بدن مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این پایان نامه، تهیه و مشخصه یابی نانو الیاف شیشه ای زیست فعال به کمک روش سل-ژل و الکتروریسی می باشد. در این پروژه از آنالیزxrd و ft-ir برای تشخیص تشکیل لایه هیدروکسی آپاتیت بعد از غوطه وری در سیال شبیه سازی شده بدن بر روی نمونه ها انجام شد و همچنین از میکروسکوپ الکترونی روبشی sem و afm برای آگاهی از تشکیل این شیشه ها به شکل نانوالیاف استفاده شده است. در مرحله اول شیشه های زیستی از تترا اتیل ارتوسیلیکات (teos)، تری اتیل فسفات(tep) و کلسیم نیترات 4 آبه سنتز شده و روی محلول فوق الکتروریسی انجام شد اما به دلیل این که این مواد بسیار شکننده می باشند نمی توان از آن ها به عنوان یک داربست مناسب استفاده کرد. در مرحله دوم از پلیمر پلی وینیل الکل به عنوان یک تسهیل کننده در فرآیند الکتروریسی استفاد شدبنابراین پیش ماده شیشه حاصل به کمک پلیمر به راحتی به شکل الیاف در آمده و در واقع می توان گفت که از این مواد کمک گرفته می شود که پیش ماده شیشه زیست فعال به شکل یک داربست مناسب درآورده شوند. در مرحله آخر کار (بخش سوم) از ستریل آمونیوم برماید(ctab) به عنوان یک سورفکتانت و نیز به عنوان عامل تسهیل کننده در تولید الیاف استفاده شد که این عمل از طریق افزایش هدایت در محلول الکتروریسی صورت می گیرد. بنابراین نانوالیاف یکنواخت و صافی حاصل می شود. در مرحله بعد دمای کلسینه شدن مورد بررسی قرار می گیرد و مشاهده شده که دمای کلسینه شدن مناسب برای این شیشه ها دمای 600 درجه سانتیگراد می باشد مواد خواص زیست فعالی بهتری را در این دما از خود نشان می دهند. همچنین بعد از کلسینه کردن منافذ مزویی روی سطح الیاف ایجاد می شود که این موضوع به وسیله آنالیز afm تایید شده است. در واقع داربست-های شیشه ای زیست فعال مزوپروس(mbg) به عنوان موادی با پتانسیل ترمیم استخوان به دلیل زیست فعالی عالی و توانایی انتقال دارو پیشنهاد می شوند. نتیجه کلی می توان گرفت این است که این مواد دارای توانایی بسیار بالایی در اتصال با استخوان به دلیل ویژگی های منحصر به فردی از قبیل شباهت به بافت استخوان و تشکیل لایه هیدروکسی آپاتیت روی سطح شان می باشند و نیز می توانند به عنوان یک داربست برای انتقال دارو مورد استفاده قرار گیرند.

امروزه نانوذرات مغناطیسی یکی از مهم ترین حامل های دارویی در کاربردهای هم زمان دارورسانی و تصویربرداری تشدید مغناطیسی هسته است. در این پژوهش نانوذرات مغناطیسی آهن اکسید به روش هم رسوبی سنتز شد و سپس توسط گروه کربوکسیل به عنوان اتصال دهنده برای پوشش دهی به کمک شیشه ی زیست فعال عامل دار شد. در آخر نانوساختار سنتز شده توسط پلیمر پرشاخه ی پلی گلیسرول به کمک روش پلیمری شدن حلقه ی کشا عامل دار گردید. حامل سنتز شده توسط روش هایdls، ft-ir، tga، xrd، chns و آنالیز الکتروشیمی مشخصه یابی شد. آزمون dls انجام شده بر روی ذرات اندازه ی قطر هیدرودینامیکی را 115 و 96 نانومتر به ترتیب برای نانوذرات بدون پوشش و حامل دارویی نشان داد. اتصال گروه عاملی کربوکسیل، شیشه ی زیست فعال و پلیمر به کمک طیف سنجی تبدیل فوریه اثبات شد. همچنین تشکیل فاز fe3o4 توسط الگوی پراش پرتوی ایکس ارزیابی گردید. آزمون های زیستی شامل آزمون سمیت، نفوذ سلولی و همچنین تصویربرداری تشدید مغناطیسی هسته بر روی رده ی سلولی ht29 از سرطان کولون انجام شد. بر اساس آزمون mts نانوساختار سنتز شده سمیتی برای این رده ی سلولی نشان نداد. همچنین بر اساس نتایج حاصل از آزمون icp-mass غلظت نانوذرات آهن درون هر سلول طی 7 روز از مقدار 4/1 به 184/2 پیکوگرم افزایش یافت. به دلیل خواص سوپرپارامغناطیس نانوذرات آهن اکسید، حامل دارویی جهت تصویربرداری ارزیابی شد. نتایج بهبود وضوح تصویر ناشی از زمان آسایش t2 را نشان داد. نانوحامل دارویی در آخر به کمک دو داروی آب گریز و گیاهی کورکومین و نارینجنین بارگذاری گردید. بهره ی حاصل از بارگذاری دارو به کمک اسپکتوفوتومتری اندازه گیری شد. همچنین رهایش دارو در شرایط نرمال زیستی ارزیابی گردید.

یکی از راه های مناسب جهت اندازه¬گیری دز، دزیمتر ترمولومینسانس (tld) است. ترکیبات بسیار متنوعی در دزیمترها به کار برده می¬شود. یکی از آنها لیتیوم تترابورات است که با داشتن عدد اتمی موثر نزدیک بافت بدن انسان دارای ویژگی هم ارزی بافت است و در حوزه دزیمتری پزشکی مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش به سنتز میکروکریستال و نانوکریستال لیتیوم تترابورات همراه ناخالصی مس به دو روش حالت جامد دمای بالا و احتراقی پرداخته شده است. نمونه¬های سنتز شده تحت تابش گاما قرار می¬گیرند و ویژگی های ترمولومینسانس آنها از جمله منحنی تابانی، پاسخ- دز، پاسخ- انرژی و محوشدگی را مورد بررسی قرار می¬گیرد. اضافه کردن ناخالصی مناسب به بهبود خواص tl کمک می¬کند. چرا که باعث افزایش مراکز گیراندازی در ناحیه ممنوعه می شود و این امر بازده ماده tl را به طور چشمگیری افزایش می¬دهد و محوشدگی کاهش می یابد. از این رو به نظر می رسد libo:cu نسبت به libo خالص، حساسیت tl بالاتری داشته باشد. همچنین از مقایسه نمونه نانوکریستال و میکروکریستال انتظار می رود در دزهای کمتر از gy10 نمونه میکروکریستال حساسیت بیشتری داشته باشد در حالیکه نمونه نانوکریستال در دزهای بالا حساس¬تر است و به دلیل پهنای باند بیشتر نانومواد، منحنی پاسخ-دز با تقریب خوبی خطی می¬شود. نکته دیگر در مورد نمونه نانوکریستال، این است که به دلیل کوچک بودن اندزه کریسـتال ها و با توجه به مدل برهم کنش ردپـاها (tim) اشباع در دزهای بالاتـری اتفاق می افتد.

در این پژوهش با هدف زدودن کاستی های یاد شده و بهبود ویژگی های تف جوشی سرامیک bnt، سرامیک های نانو بلور (bi0.5na0.5) tio3، 0.94 (bi0.5na0.5) tio3-0.06 batio3، 0.82 (bi0.5na0.5) tio3-0.18 (bi0.5k0.5) tio3 و 0.85(bi0.5na0.5)tio3-0.144(bi0.5k0.5)tio3-0.006batio3 به روش حالت جامد بهبود یافته ساخته شد. همچنین به ارزیابی خواص و بهینه کردن پارامترهای فرآیند، بررسی ویژگی های الکتریکی همانند ضریب دی الکتریک و دستیابی به فن آوری و دانش فنی تولید سرامیک های پیزوالکتریک پرداخته شد. در فصل اول پس از معرفی مواد دی الکتریک، پیزوالکتریک و فروالکتریک و کاربرد های آن ها، به شرح سرامیک های برپایه بیسموت پرداخته شده است و به دنبال آن مهم ترین روش های تولید این سرامیک ها بررسی گردید. سپس در فصل دوم مواد و ابزارهای به کار رفته و همچنین گام های انجام پژوهش توضیح داده شد. نتایج بدست آمده و بررسی داده ها و همچنین نتیجه گیری به ترتیب در فصل های سوم و چهارم ارائه شده است.