چکیده بدنه های سرامیکی ترکیبات متشکل از عناصر فلزی- غیر فلزی هستند که این عناصر به طور شیمیایی به هم متصل شده اند. هرچند این بدنه ها دارای مزیت های همانند قیمت تمام شده پایین ، سختی و خواص مکانیکی مطلوبی می باشند ولی ویژگی تردی و شکنندگی این بدنه ها سبب پرهزینه شدن و نیز کندبودن فرایند ساخت این بدنه ها در سال های اخیر شده است. در سال های اخیر توجه به ترکیبات طبیعی و الگوبرداری ساختار آنان جهت رفع محدودیت های بدنه های سرامیکی ساخته دست بشر، توجه اکثر محققین را به خود جلب نموده است. به عنوان مثال چنین الگویی را در مورد صدف می توان عنوان کرد که بدون فرایند پیچیده ای توانسته است بر مشکل تردی خود غلبه نماید. در این پروژه با توجه به مزایای استفاده از فرایند سل – ژل و هم چنین الگوبرداری از ترکیبات طبیعی، تلاش برای ساخت کامپوزیت کاریبد سیلسیم – پلی متیل متا اکریلات متمرکز شده است. به این منظور این کامپوزیت با استفاده از فرایند های آماده سازی بدنه های سلولزی، تزریق نانوذرات سیلیس، پیرولیز ، فرایند احیای کربوترمال سیلیس و فرایند پلیمریزاسیون رادیکال آزاد ساخته شد . در این پروژه از آزمون پراش پرتو ایکس (xrd) به منظور بررسی ساختار فازی حاصل از فرایند احیای کربوترمال سیلیس استفاده شد. بررسی مرفولوژی و توزیع اندازه تخلخل ها، تزریق فاز پلیمر و سطح مقطع نهایی کامپوزیت کاریبد سیلسیم - پلی متیل متا اکریلات توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) صورت گرفته شد. به منظور بررسی ترکیبات آلی در بدنه های سلولزی از روش های آنالیز های توزین حرارتی (tga) و افتراقی(dta) بهره گرفته شد . هم چنین جهت بررسی فرایند های آماده سازی قبل از فرایند تزریق پلیمر از روش های طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (ftir) نیز استفاده شد. نتایج آزمایشات تزریق ذرات در مرحله اول ساخت بدنه متخلخل حاکی از افزایش وزن 45/0 تغییرات وزنی در نمونه ها می باشد که میزان تغییرات وزنی در مرحله دوم تزریق نیز برابر 29/1 گرم بوده است. نتایج اندازه گیری میزان تخلخل ها در بدنه های ساخته شده کاربید سیلسیم حاکی از وجود تخلخل ها به میزان 90 درصد در بدنه های ساخته شده می باشد. آنالیز های حرارتی صورت گرفته بر روی نمونه های خام نشان دهنده کاهش وزن و ابعادی 87 و 65 درصدی می باشد. هم چنین نتایج به دست آمده از آزمایشات مکانیکی حاکی از استحکام خمشی mpa 2?3 و مدول الاستیک gpa 3?? برای کامپوزیت کاریبد سیلسیم – پلی متیل متا اکریلات می باشد. به نظر می رسد خواص به دست آمده برای کامپوزیت ساخته شده ، می تواند این بدنه را به عنوان کاندید نوید بخشی به منظور استفاده در صنایع هوا- فضا و جایگزینی این بدنه به جای آلیاژ های فلزی آلومنیوم مورد استفاده در این صنعت مطرح نماید. کلید واژه : روش سل- ژل ؛ چوب ؛ کاربید سیلسیم؛ پلی متیل متا اکریلات.

در این پژوهش سنتز نانوذرات نقره به روش شیمی سبز و به کمک عصاره برگ های گیاه سیاهدانه انجام شد و تاثیر غلظت مولی نمک نقره و میزان اسیدیته بر اندازه و شکل نانوذرات نهایی بررسی شد. در ابتدا نانوذرات نقره از احیا یون-های نقره در محلول آبی نمک نیترات نقره (agno3) با عوامل کاهنده موجود در عصاره برگ گیاه سیاهدانه شامل پلی-ساکاریدها و فیتوکمیکال ها، با اشکال و اندازه های مختلف سنتز شد. سپس نانوذرات نقره از احیا یون های نقره در محلول آبی نمک نیترات نقره با عامل کاهنده بورهیدرات سدیم و عامل تثبیت کننده تری سدیم سیترات سنتز شد. نتایج آنالیز اسپکتروفتومتری، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، پراش پرتو ایکس، میکروسکوپ الکترونی و انرژی تفرق پراش اشعه ایکس، به ترتیب، تاثیر گذشت زمان بر پیشرفت واکنش و تغییر در پلاسمون رزونانس سطح، نقش گروه های عاملی موجود در عصاره برگ سیاهدانه در سنتز نانوذرات نقره، ساختار مکعبی با وجوه مرکزدار برای ذرات سنتز شده، تغییر شکل و اندازه نانوذرات با تغییرات اسیدیته و غلظت مولی نمک نقره و وجود درصد بالای نقره را نشان داد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نانوذرات با اشکال کروی، گوشه دار و مکعبی شکل را نشان داد. با وجود اینکه نانوتکنولوژی پتانسیل زیادی را برای پیشرفت دارد، در حال حاضر نگرانی هایی را ایجاد کرده که همان ویژگی های که باعث ایجاد خاصیت جذب در آن ها می-شود ممکن است منجر به ایجاد خطرات جدیدی برای سلامت انسان و محیط شود. بنابراین از دو روش سمیت سنجی میزان سمیت نانوذرات سنتز شده به روش شیمی سبز و احیاء شیمیایی اندازه گیری شد که به علت وجود عوامل طبیعی کاهنده و تثبیت کننده موجود در عصاره گیاه در روش شیمی سبز در مقایسه با عوامل کاهنده و تثبیت کننده سمی در روش احیا شیمیایی، نانوذرات سنتز شده به روش شیمی سبز به طورقابل ملاحظه ای از سمیت کمتری برخوردار بودند.

امروزه به طور گسترده در داربست های مهندسی بافت از شیشه های زیست فعال برای ترمیم بافت استخوان و پیوند دندانی استفاده می شود. ساخت کامپوزیت شیشه زیستی و پلیمر زیست تخریب پذیر برای غلبه بر ضعف مکانیکی این مواد گزینه مناسبی است. در این تحقیق ابتدا شیشه زیست فعال به روش سل ژل تهیه شد و برای پیوند بهتر با ژلاتین این ذرات مورد اصلاح سطحی توسط عامل سیلانی قرار گرفت. کامپوزیت به روش ریخته گری انجمادی تهیه و از نظر مکانیکی و مورفولوژی بررسی گردید. نتایج نشان داد اصلاح سطحی ذرات علاوه بر پراکندگی بهتر باعث پیوند قویتری بین شیشه زیستی با زمینه ژلاتینی شده است. همچنین مشخص شد نرخ سرد کردن تاثیر مشخصی بر خواص مکانیکی و سایز حفرات داربست متخلخل زمینه ژلاتینی دارد که کنترل پارامترهای موثر بر آن می تواند استفاده از مواد سمی (مانند گلاتوآلدوئید که برای پیوند عرضی برای ژلاتین استفاده می شود) را کاهش دهد. همچنین بمنظور بررسی زیست فعالی کامپوزیت، نمونه هایی از آن در محلول شبیه سازی شده بدن غوطه ور داربست زیستی ساخته شده قبل و بعد از غوطه وری توسط آنالیزهای میکروسکپ الکترونی روبشی(sem)، طیف سنجی توزیع انرژی پرتو ایکس(edx)، طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (ftir) و آزمون مکانیکی مورد آزمایش قرار گرفت و نتایج حاکی از تشکیل و رشد هیدروکسی آپاتیت برروی سطح نمونه ها بود و لذا نتایج موید این است که داربست زیستی ساخته شده، برای ترمیم استخوان در مهندسی بافت مناسب هستند.

هدف از اجرای پژوهش حاضر، ساخت نانوکامپوزیت¬های سیمان گلاس آینومر- دیوپسید و سیمان گلاس آینومر- سیلیکا سولفوریک اسید و بررسی مقایسه¬ای اثر افزودن نانوذارت بیوسرامیک دیوپسید و سیلیکا سولفوریک اسید به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر، به منظور ارتقاء خواص مکانیکی و زیست فعالی آن بود. به این منظور، نانوذارت دیوپسید (dio)با ترکیب شیمیایی (camgsi2o6)، به روش سل- ژل ساخته شد. نانوذارت سیلیکا سولفوریک اسید(ssa) ، نیز از طریق اصلاح شیمیایی سطح نانوذرات سیلیس توسط کلروسولفونیک اسید ساخته شد. به منظور شناسایی ساختار فازی، تعیین اندازه دانه و مورفولوژی نانوذرات دیوپسید، به ترتیب از آزمون پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) استفاده شد. به منظور تأیید حضور گروه¬های (so3h) بر روی سطح نانوذارت سیلیس از آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ (ftir) استفاده گردید. در ادامه، نانوذارت دیوپسید و سیلیکا سولفوریک اسید در مقادیر 0،1، 3 و 5 درصد وزنی به جزء سرامیکی سیمان گلاس آینومر تجاری (fuji ii gic) افزوده شدند و نانوکامپوزیت¬های سیمان گلاس آینومر ساخته شد. به منظور بررسی خواص مکانیکی نانوکامپوزیت¬های تولیدی، نمونه¬ها تحت آزمون¬های استحکام فشاری، خمشی به روش سه نقطه¬ای و کششی قطری قرار گرفتند. مورفولوژی سطح شکست نمونه¬ها بعد از اجرای آزمون استحکام فشاری به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شد. به منظور بررسی خاصیت رهایش فلوراید و ارزیابی زیست فعالی نانو-کامپوزیت¬های تولیدی به ترتیب از آزمون رهایش فلوراید در بزاق مصنوعی و غوطه وری در محلول شبیه سازی شده بدن (sbf) استفاده شد. نتایج آزمون پراش پرتو ایکس، ترکیب دیوپسید خالص نانوکریستالی را تأیید نمود. نتایج آزمون طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، حضور گروه¬های (so3h) را بر روی سطح نانوذارت سیلیس تأیید نمود. بیشترین میزان افزایش همزمان استحکام فشاری، خمشی و کششی قطری در نانوکامپوزیت¬های (gic-3wt.%dio) و (gic-1wt.%ssa) مشاهده شد. در حالیکه میزان افزایش استحکام فشاری، خمشی و کششی قطری در نانوکامپوزیت (gic-3wt.%dio) به ترتیب بیشتر، کمتر و کمتر از نانوکامپوزیت (gic-1wt.% ssa) بود. نتایج آزمون رهایش فلوراید نشان داد، میزان فلوراید آزاد شده از نانوکامپوزیت¬های تولیدی اندکی کمتر از سیمان گلاس آینومر است. همچنین کاهش رهایش فلوراید در نانو-کامپوزیت (gic-3wt.%dio) بیشتر از نانوکامپوزیت (gic-1wt.%ssa) بود. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی و طیف سنجی تبدیل فوریه فروسرخ، زیست فعالی نانوکامپوزیت¬های تولیدی را تأیید نمودند. میزان افزایش زیست فعالی در نانوکامپوزیت (gic-3wt.%dio) بیشتر از نانوکامپوزیت (gic-3wt.%ssa) بود. نانوکامپوزیت-های تولیدی به دلیل بهبود خواص مکانیکی، رهایش فلوراید مطلوب و افزایش زیست فعالی، می توانند گزینه¬های مناسبی برای ترمیم¬های دندانی و کاشتنی¬های ارتوپدی تحت بار باشند.