هدف از پژوهش حاضر طراحی، توسعه نانوفناوری در ساخت، بهینه سازی و مشخصه یابی نانوذرات منیزیم فلوئورآپاتیت و نیز داربست های نانوکامپوزیتی پلیمر - نانوذرات بهینه شده منیزیم فلوئورآپاتیت با انگیزه ترمیم و بازسازی دوباره استخوان برای کاربردهای خاص بود. در ابتدا نانوذرات فلوئور هیدروکسی آپاتیت با روش فعال سازی مکانیکی ساخته شد. سپس جایگزینی یون منیزیم به جای یون کلسیم در شبکه بلوری نانوذرات فلوئور هیدروکسی آپاتیت به انجام شد. تاثیر مقدار یون جایگزین شده در شبکه بلوری نانوذرات فلوئور هیدروکسی آپاتیت بررسی شد. به منظور بررسی تاثیر روش ساخت بر روی خواص نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت، نانوذرات مذکور با روش سل-ژل نیز ساخته شد و خواص زیست فعالی نانوذرات ساخته شده به دو روش سل-ژل و فعال سازی مکانیکی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور افزایش ظرفیت محلول پلیمری جهت بارگذاری نانوذرات، سطح نانوذرات با استفاده از آمینواسیدهای ایزولوسین، لوسین، آلانین و فنیل آلانین اصلاح شد. سپس داربست نانوکامپوزیتی پلی کاپرولاکتون – منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت به روش الکتروریسی ساخته شد. پارامترهای مختلف فرایند الکتروریسی توسط مدل تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت. به منظور کاهش قطر الیاف، از سیستم دوحلالی بهره گرفته شد و در نهایت محلول با حلال کلروفرم:اتانول با نسبت (20:80) و غلظت پلیمر 12 درصد وزنی برای ساخت داربست نانوکامپوزیتی با غلظت های مختلف نانوذرات (1، 5، 10، 15 و 20 درصد وزنی) مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا با افزایش میزان نانوذرات بیوسرامیکی (5%)، استحکام کششی نیز افزایش می یابد. با افزایش بیشتر نانوذرات درون کامپوزیت، خواص مکانیکی کاهش می یابد. خواص زیست فعالی و زیست اضحلالی ارزیابی شد و آزمون کشت سلول برای سنجش چسبندگی سلولی داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده به اجرا در آمد. همچنین نانوذرات ساخته شده به روش سل – ژل از سرعت تخریب کم تری برخوردار بوده و سرعت تشکیل آپاتیت بالایی نیز دارند که می تواند به دلیل دارا بودن خواص زیست فعالی بیشتر نانوذرات ساخته شده با روش سل-ژل باشد. نتایج حاصل از مدل تاگوچی نشان داد که میزان تاثیر گذاری غلظت پلیمر و نوع حلال از دیگر پارامترهای مورد بررسی بیشتر است. همچنین پارامترهای ولتاژ اعمالی، فاصله نازل تا جمع کننده و غلظت سرامیک در رتبه های بعدی قرار دارد. داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده خواص آب دوستی بهتری را نسبت به داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با نانوذرات اصلاح نشده دارد. توزیع نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده در داربست کامپوزیتی بسیار یکنواخت و مطلوب بود. افزایش نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده سبب افزایش قابل توجه خواص زیست فعالی و چسبندگی سلولی داربست نانوکامپوزیتی شد. خواص زیست اضمحلالی داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با نانوذرات منیزیم فلوئور هیدروکسی آپاتیت اصلاح شده در مقایسه با سایر نمونه ها کاهش سرعت تخریب داربست های نانوکامپوزیتی را اثبات نمود. داربست های نانوکامپوزیتی ساخته شده با خواص بهبود یافته و بهینه، کاندیدای مناسبی برای بازخلق بافت استخوان است.

در ترکیب پوشش های تطبیقی دو یا چند روانکار جامد وجود دارد که هر یک از آنها وظیفه روانکاری در یکی از شرایط محیطی یا کاری را به عهده دارند. هدف از انجام این پژوهش طراحی، ایجاد، بهینه سازی و ارزیابی خواص تریبولوژیکی پوشش تطبیقی nial-cr2o3-ag-cnt-ws2 است. در این پوشش nial بعنوان زمینه، cr2o3 بعنوان فاز سخت کننده و ag، cnt و ws2 به ترتیب بعنوان روانکارهای دمای متوسط (تا 400 درجه سانتی گراد)، شرایط خشک و شرایط خلأ می باشد. برای انجام این تحقیق ابتدا پودر آگلومره شده nial-cr2o3-ag-cnt-ws2 به روش خشک کردن پاششی تولید و با استفاده از آن نمونه هایی از پوشش به روش پاشش پلاسمایی تهیه شد. ارزیابی های ساختاری و تریبولوژیکی نمونه های پوشش، شامل آزمون های سایش در شرایط خشک، مرطوب و در دمای بالاروی نمونه ها انجام شد. بررسی نتایج نشان داد که پوششی که همه افزودنی های آن نانواندازه هستند نسبت به پوششی که در ساختار آن فقط cnts نانواندازه است، دارای ساختار همگن تر با توزیع یکنواخت تر فازها و ضریب اصطکاک کمتر بوده و پایداری ضریب اصطکاک آن نیز در دمای بالا بیشتر است. در مرحله بعد بهینه سازی ترکیب شیمیایی پوشش انجام شد. برای این منظور نمونه هایی از پوشش حاوی مقادیر مختلف از روانکار های جامد تهیه و مورد ارزیابی قرار گرفت. اطلاعات حاصل از ارزیابی تریبولوژیکی نمونه ها نشان داد که ترکیب حاوی7 درصد حجمی از هر یک از روانکارهای جامد نقره، نانولوله کربنی و سولفید تنگستن کمترین مقدار ضریب اصطکاک و بهترین رفتار تطبیقی را نسبت به سایر پوشش ها دارد. این پوشش در شرایط مرطوب ضریب اصطکاک 36/0، در شرایط خشک 32/0 و در دماهای 100، 200، 300 و 400 درجه سانتی گراد به ترتیب ضریب اصطکاک 3/0، 28/0، 26/0 و 28/0 را نشان داد. بررسی ریزساختار این پوشش نشان داد که پوشش دارای ساختار نسبتا یکنواخت لایه ای شامل اسپلت ها، حفرات و ترک های بین اسپلتی است.

چکیده در این تحقیق نیتراسیون سطحی لیزری آلیاژ ti-6al-4v توسط تابش پرتو لیزر پالسی nd:yag و دمش هم زمان گاز نیتروژن انجام شد. با تغییر انرژی پالس لیزر، سرعت حرکت نمونه و نرخ خروج گاز نیتروژن، شرایط مناسب جهت ایجاد یک لایه نیتریدی بدون ترک بر روی سطح مشخص شد. ارزیابی ریزساختار و فازهای تشکیل شده در ناحیه ذوب لیزری توسط میکروسکپ های نوری، الکترونی عبوری و آنالیزهای eds, xps, xrd انجام شد. رفتار خوردگی نمونه ها توسط آزمون های غوطه وری و پلاریزاسیون پتانسیو دینامیک در محلول های اسید کلریدریک و اسید نیتریک مورد ارزیابی قرار گرفت. در نهایت ریز سختی سطح و مقاومت به سایش نوسانی نمونه ها در هوا و محلول رینگر بررسی شد. نتایج بررسی ها نشان داد که ساختار سطح نمونه ها شامل یک لایه نیترید تیتانیم پیوسته، دندریت های tin عمود بر سطح در فاز زمینه ، سوزن های tin0.3 در زمینه با جهات تصادفی و در زیر آن منطقه متاثر از حرارت بود. نیتراسیون سطحی لیزری با انرژی پالس mj 500، سرعت حرکت نمونه mm/s 5/1 و نرخ خروج گاز نیتروژن lit/min 30، سطحی عاری از ترک، با سختی بالا، شیب سختی مناسب و پیوند متالورژیکی خوب با زیرلایه را ایجاد نمود. وجود یک لایه پیوسته tin بر روی سطح و نیز ایجاد لایه رویین tinxoy در اسیدکلریدریک و اسید نیتریک، مقاومت به خوردگی مناسبی را ایجاد کرد. در ضمن حضور دندریت های سخت tin و فازهای tin0.3 در زیر آن ها، مقاومت به سایش نمونه های لیزر شده را به میزان قابل ملاحظه ای افزایش داد.

روش سل-ژل اساسا یک فرآیند شیمیایی -فیزیکی، برای تولید مواد سرامیکی با خلوص بالاست و در اشکال مختلف از جمله فیبروویسکرهای سرامیکی ، پودر ، فیلترهای ستونی شکل، پوشش و لایه های نازک سرامیکی عرضه می شود. در این فرایند ابتدا محلول سل از ترکیب چند ماده فراهم گردیده و سپس تبدیل آن به یک ژل ویسکوالاستیک طی چند مرحله صورت می پذیرد. در این پژوهش لایه نشانی اکسید سیلیسیم به روش سل-ژل مورد بررسی قرار گرفته است و در طی آن مقاومت پوشش در برابر محیطهای مختلف ، قابلیت تهیه لایه های نازک سیلیسی ، تهیه پوششهای سیلیس حاوی ذرات اکسید روی، رفتار لایه های سرامیکی سیلیسی در مقابل پرتوهای نوری ، تاثیر تخلخل و ضخامت لایه های سیلیسی بر روی خواص اپتیکی ، رفتار اپتیکی لایه های سرامیکی سیلیسی حاوی ذرات پودری اکسید روی و نهایتا رفتار اپتیکی پوششهای سرامیکی چند لایه اکسید سیلیسم با و بدون ذرات اکسید روی بوسیله روش سل-ژل مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج حاصل نشان می دهد لایه نشانی سیلیسی به روش مذکور روی زیر لایه های فلزی و سرامیکی بدون نیاز به تجهیزات پیشرفته امکان پذیر بوده و مقاومت آنها در برابر محیطهای شیمیایی ، دماهای بالا و رطوبت ، مطلوب و چسبندگی لایه به زیر لایه بسیار عالی است.