17675

17675

استفاده از كامپوزيت هاي frc در كاربرد هاي شكستگي استخواني

كارشناسي ارشد

مهندسي پزشكي - بيومواد

اسفند 1395

دكتر شمس الدين ميردامادي - دكتر محمدرضا نعيمي جمال

دكتر محمد عطايي

مواد و متالورژي

استفاده از فلزات در كاربردهاي تثبيت شكستگي استخوان به علت خواص غيرقابل كنترل، جاي خود را به كامپوزيت‌هاي تقويت شده با الياف داده‌اند. الياف UHMWPE به علت خواص عالي كه دارند ؛ در اين كاربرد مورد استفاده‌اند؛ امّا طبيعت غيرقطبي و خنثاي آن‌ها موجب كاهش چسبندگي بين الياف و رزين و در نتيجه تضعيف خواص كلي كامپوزيت مي‌شود. در اين تحقيق اصلاح سطح الياف و يا مهندسي حد واسط اين كامپوزيت‌ها از طريق كرونازدن و سيلانه كردن و جا دادن نانوذرات سيليكا در رزين وPOSS-MA در فرمولاسيون پوشش الياف انجام مي‌شود و سپس از الياف اصلاح شده، كامپوزيت ساخته مي‌شود. و خواص سطحي الياف به وسيله تست‌هاي ATRFTIR و SEM بررسي مي‌شوند و استحكام و مدول الاستيك كامپوزيت توسط نمونه‌هاي و همين‌طور چقرمگي شكست كامپوزيت توسط نمونه‌هاي بررسي مي‌شوند. در نتيجه تغييرات ويژگي‌هاي مكانيكي و شيميايي سطح الياف اصلاح شده بررسي مي‌شوند. اليافي كه تحت 5 ثانيه كرونا قرار گرفته بودند و سيلانه شده بودند و در ساختار پوشش آن‌ها مولكول POSS-MA و در رزين آن نانوذرات سيليكا قرار گرفته بود ؛ هنگاميكه تحت كامپوزيت‌سازي قرار گرفتند، خواص مكانيكي بالاتري را نشان دادند. گروهي كه در آن از الياف اصلاح شده با كروناوسيلان و POSS-MA استفاده شده بود ؛ استحكام خمشيMpa 5/178 و چقرمگي شكست 39/5 Mpa. m1/2 و مدول الاستيك 9/6 Gpa را نشان دادند و درگروهي كه در آن‌ها از رزين تقويت شده با نانوذرات سيليكا استفاده شده بود، استحكام خمشي به 58/192 Mpa افزايش پيدا كرد و چقرمگي شكست در آن كاهش يافت. عكس‌هاي SEM نشان دهنده‌ي بهبود يافتن چسبندگي ميان الياف و رزين هستند و در اين صورت، كامپوزيت‌هاي FRC در كاربردهاي شكستگي استخوان با خواص مكانيكي بهبود يافته، توسط اين الياف اصلاح شده تهيه شده‌اند.

1396/02/16

1/1/1900 12:00:00 AM

Recently fiber reinforced compostites (FRCs) with their controllable properties , are replaced with metals . Ultra high molecular weight polyethylene (UHMWPE) fibers with their excellent properties are suitable for FRC, but poor interfacial adhesion between the fibers an​d resin is the main drawback of them, that is the result of UHMWPE neutral an​d unpolarized nature .this study aims to tailoring the interphase of FRC via surface treatment of fibers with corona discharge an​d coating of fibers with silane coupling agent an​d surface modification of fibers by polymer deposition of POSS-MA an​d incorporating nanofillers of silicanonoparticle in matrix. The surface characteristics of the UHMWPE fiber were investigated by attenuated total reflectance fourier transformed infrared spectroscopy (ATR-FTIR) an​d scanning electron microscopy (SEM). The flexural Strength an​d modulus of FRCs made of treated fibers were determined on speciments, using 3 point bending test. the fracture toughness (the critical stress intensity fracture, kIC) of the composites was also eva​luated using a 3 point single edge notch beam (SENB) bending technique. The fiber resin interface an​d the fracture surfaces of FRC, were investigated using SEM. The result showed that the Specimens that modified with corona an​d silane an​d POSS-MA showed higher mechanical properties , flexural strength (178.5 MPa), flexural modulus (6.9 Gpa) an​d fracture toughness (5.39 Mpa. M1/2). SEM images revealed a better adhesion between resin an​d fiber an​d nano particle incorporation showed significant reduction in fracture toughness an​d increase in flectural strength an​d modulus of composites.