در این پایان نامه طراحی و ساخت یک بیوراکتور ضربانی جدید ارائه می شود که مهمترین قسمت پروژه طراحی و ساخت سیستم کنترلی و سیستم مکاترونیکی تولید پالس فیزیولوژیکی است. هدف از طراحی این سیستم ایجاد فرکانس و دامنه لازم برای جریال سیال مورد استفاده در بیو راکتور می باشد. قسمت های کنترلی سیستم و مدارها و خروجی های سیستم به تفسیر مورد بررسی قرار می گیرد. کنترل سیستم توسط یک میکروکنترلر از مدل atmega128a انجام می شود. جریان سیال با کنترل سیکل کاری (duty cycle) پالس محرک الکترومکانیکی (یا همان پمپ dc)، کنترل می شود. کارایی سیستم با نشان دادن نتایج آزمایشگاهی به دست آمده از خروجی سیستم، به صورت جریان و فشار سیال و پالس های کنترلی، ارائه شده است. سیستم مکاترونیکی ساخته شده در تحقیقات بر روی رشد بافت و تحقیقات بیولوژیکی استفاده می شود.بطوری که این سیستم می تواند سیال را در بازه مشخص به صورت پالس فیزیولوژیکی برای کشت بافت های موجود در بیوراکتور پمپ کند.

در حیطه درمان بیماری های قلبی و عروقی، یکی از جراحی های متداول پزشکی، جایگزینی قسمت های مسدود و یا باریک شده ی شریان های بزرگ و کوچک خون می باشد. در حال حاضر بهترین پیوند عروقی مربوط به پیوند اتوگرافت است که در آن بافت رگ از یک قسمت بدن بیمار به قسمت دیگری پیوند زده می شود. اگر نتوان از وریدهای بیمار برای اتوگرافت استفاده کرد، پیوند رگ مصنوعی بکار می رود. متاسفانه در این نوع جراحی ها، پیوند رگ های مصنوعی با قطر کوچک (کمتر از mm 6) به دلیل گشودگی کم، عدم تقلید کامپلیانس و برخی معایب دیگر، باعث ایجاد لخته های خون در مسیر شریان و مسدود شدن آن ها می گردد. در مطالعه حاضر، اثرات تغییر ساختار داربست های رگی بر روی خواص مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از نانوالیاف پلی یورتانی تولید شده توسط فرایند الکتروریسی استفاده گردید. این داربست ها در سه ساختار ساده، چین دار محوری و چین دار شعاعی تولید و مورد ارزیابی قرار گرفتند. به منظور مقایسه، خواص مکانیکی این داربست ها با خواص مکانیکی مربوط به برخی رگ های طبیعی و نیز برخی از رگ های مصنوعی قیاس گردید. ایجاد چین به صورت شعاعی نسبت به ساختار ساده آن ها میزان اتساع را افزایش داد ولیکن با ثابت نگه داشتن ضریب استحکام، کامپلیانس دینامیکی را کاهش داد. چین دار کردن ساختار در جهت محور علاوه بر افزایش گشودگی، این خواص مکانیکی را در محدوده مربوط به رگ های طبیعی قرار داد. مقادیر میانگین مربوط به کامپلیانس دینامیکی در فشار درون مجرایی mmhg 100 برای داربست ساده، چین دار شعاعی و چین دار محوری به ترتیب برابر با 86/0±72/11، 78/0±55/10 و mmhg-1×10-4 30/0±13/5 بدست آمد. از طرفی دیگر، ایجاد چین در راستای شعاع، فشار خارجی مربوط به ضریب تنزیل ناگهانی قطر برای داربست های پلی یورتانی کاهش داد. این در حالی است که این فشار با ایجاد چین در راستای محور تغییر معنی داری نکرد. مقادیر میانگین فشار خارجی مورد نیاز برای کاهش 50 درصد از قطر اولیه داربست در نقاط میانی برای داربست های با ساختار ساده، چین دار شعاعی و چین دار محوری به ترتیب برابر 00/9±92/140، 53/6±51/136 و mmhg 08/3±26/148 می باشد.

کشف نانولوله های کربنی (cnts) جرقه امیدوار کننده ی بزرگی را در جهان علم به دلیل خواص قابل توجه فیزیکی ایجاد کرده است. نانولوله ها توسط چندین روش مانند تخلیه قوس الکتریکی، سایش لیزری و لایه نشانی بخار شیمیایی(cvd) تولید می شوند. دراین پروژه از روش cvd به دلیل سادگی و در دسترس پذیری آن برای تولید نانولوله های کربنی استفاده شده است. منبع کربنی در این تحقیق یک هیدروکربن متعارف گازی نیست، بلکه کافور به صورت یک هیدروکربن گیاهی، یک پیش ماده کربنی غنی و ارزان و به خصوص دوستدار محیط زیست است که در دمای اتاق به شکل جامد است. فروسن نیز به عنوان کاتالیست در طول فرآیند سنتز مورد استفاده قرار گرفته است.. مواد تولید شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی(sem)، طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) و پراش اشعه ایکس (xrd) مشخصه یابی گردیدند. نتایج نشان دادند که این روش برای تولید نانولوله کربنی مناسب بوده است، در نهایت در تلاش برای تولید نانولوله های یکراستا از زیرلایه های سیلیکون و مس استفاده شده است.

در این پژوهش فرایند تولید، ویژگی های ریزساختاری و اثر تغییر اندازه تخلخل ها بر مقاومت فشاری و مقاومت به ضربه در فوم های آلومینیومی با تخلخل باز با روش مذاب تحت فشار بررسی گردید. پودر نمک با اندازه-های متفاوت(450 ،850، 1450و 2000 میکرون) وشکل مختلف (گوشه دار و آسیاب شده) به عنوان فضا-ساز در داخل یک قالب فلزی فشرده و در دمای بهینه 500 سانتیگراد پیش گرم گردیده و با مذاب فوق ذوب آلومینیوم تحت فشاری مشخص عملیات فلز خورانی انجام شد. بعد از انجماد، نمک موجود در آن به روش آلتراسونیک کاملا با آب پاکسازی شده و فوم آلومینیومی با حفرات مشخص باز تولید گردید. ریز ساختار فوم تولیدی بوسیله میکروسکوپ نوری و الکترونی روبشی مطالعه گردید و توزیع حفرات به روش آنالیز تصویر بدست آمد. از تست فشار و تست ضربه برای بررسی مقاومت فشاری و استحکام به ضربه ی فوم ها استفاده شد. نتایج نشان داد که اندازه تخلخل های فوم، شکل و توزیع حفرات تاثیر قابل ملاحظه ای بر خواص آن دارد. همچنین روش فلزخورانی یکی از روش های اقتصادی و مفید تولید فوم های آلومینیومی با اندازه تخلخل متفاوت می باشد.

آکنه های ساختار یافته دارای ویژگی هایی چون افت فشار پائین و راندمان بالا می باشند و جایگزین مناسبی برای سینی های برج تقطیر و افزایش ظرفیت آن می باشند. در این تحقیق به بررسی جایگزینی سینی های برج تقطیر بنزن/تولوئن مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا با آکنه های ساختار یافته پرداخته شده است. برج تقطیر بنزن/تولوئن مجتمع پتروشیمی بوعلی سینا با نرم افزار aspen plus شبیه سازی شد. برای شبیه سازی از مدل ترمودینامیکی uniquac استفاده شد. درصد خطای نسبی شبیه سازی برای بنزن در محصول بالای برج %018/0 و برای تولوئن در محصول پائین برج %006/0 می باشد. با توجه به کم بودن درصد مواد موجود در خوراک ورودی به برج نسبت به بنزن و تولوئن، تعداد مراحل تئوری برای برج تقطیر بنزن/تولوئن با فرض خوراک ورودی به برج به صورت مخلوط دو جزئی بنزن- تولوئن، با استفاده از معادله حالت سوآو- ردلیش- کوانگ (srk) و با استفاده از روش مکیب- تیله محاسبه شد. تعداد مراحل تئوری بدست آمده 47 می باشد، که دارای درصد خطای نسبی %7/21 نسبت به برج تقطیر بنزن/تولوئن می باشد. برای جایگزینی آکنه ساختار یافته در برج تقطیر بنزن/تولوئن شبیه سازی با آکنه های ساختار یافته مختلف mellapak انجام شد و برای جایگزینی آکنه ساختار یافته تعداد 59 مرحله آکنه ساختار یافتهmellapak 250x و یک مرحله آکنه ساختار یافته mellapak 125x در پائین برج انتخاب گردید. پارامتر های موثر بر عملکرد برج تقطیر بنزن/تولوئن با آکنه ساختار یافته از جمله نسبت جریان برگشتی، محل ورود خوراک بر کیفیت محصولات بنزن و تولوئن و بر مجموع بارهای حرارتی کندانسور و جوش آور بررسی شد. نتایج حاصل نشان دهنده بهینه بودن پارامتر های فوق می باشد. با جایگزینی آکنه ساختار یافته افت فشار برج تقطیر بنزن/تولوئن از 370 میلی بار به 86/10 میلی بار کاهش یافت، که %1/97 کاهش یافته است، با جایگزینی آکنه ساختار یافته %6/10 افزایش ظرفیت در برج تقطیر بنزن/تولوئن حاصل می شود، که باعث %6/10 افزایش در محصول بالای برج و %6/10 افزایش در محصول پائین برج گردید.