19239

۱۹۲۳۹

بكار گيرري نانو مواد در ساخت سوكت پروتز به منظور بهبود خواص مكانيكي

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك

۱۳۹۷/۰۵/۱۶

دكتر محمد حق پناهي

دكتر محمود مهرداد شكريه

مكانيك

هدف اين پاياننامه استفاده از مواد نانو در ساخت پروتزهاي مفصلي ميباشد. پروتزهاي مفصلي يكي از مهمترين اجزايي هستند كه به عنوان اتصال دهندة اجزاي پروتز و عضو باقيمانده به كار ميروند. اين اجزا علاوه بر كارايي، بايد تضمين كنندة راحتي بيمار نيز باشند. به گونهاي كه فشارهاي وارده سبب ناراحتي بيمار نشود. اخيراً از مواد مختلفي در پروتزهاي مفصلي استفاده شده است. با اين حال هنوز مشكلات زيادي حين استفاده از اين پروتزها موجود ميباشد. در تحقيق حاضر، استفاده از مواد نانو سيليكا و نانو لوله كربن همراه با الياف بافتهشدة شيشه براي ساخت اين پروتزها پيشنهاد شده است. همچنين آزمونهاي كشش، خمش و برش بر روي كامپوزيتهاي ساخته شده با درصدهاي مختلف از مواد نانو )،(0.1wt%MWCNT - 1wt%SNPs ( صورت گرفته است. از نتايج0.5wt%MWCNTs - 5wt%SNPs) ( و0.2wt%MWCNTs - 2wt%SNPs) حاصل از آزمونها مقدار بهينۀ مواد نانو در كامپوزيت كه منجر به رسيدن به بالاترين خواص مكانيكي شود،وقتي كه ) (0.1wt%MWCNT - 1wt%SNPsاين در صدهاي استفاده مي شود وبه دست آمد و مشخص شد كه با استفاده از اين مواد ميتوان استحكام كششي، خمشي و برشي را به ترتيب %20 ،%34و %14,14افزايش داد. همچنين مشاهده شد كه سفتيهاي كششي، خمشي و برشي ميتوانند به ترتيب به ميزان %31 %27,6 و %26افزايش يابند. در ادامۀ تحقيق، براي تحليل تنش و تغيير شكل درترنسيبال سوكت، از نرمافزار آباكوس استفاده شده است. همچنين براي بررسي قابليت اطمينان سازة طراحي شده، معيارهاي هشين و Tsai-Wu مورد استفاده قرار گرفتهاند. نتايج حاصل نشان ميدهند كه الياف بافتهشدة شيشه به همراه مواد نانو ) (0.1wt%MWCNT - 1wt%SNPsدر كمترين در صدهاي وزني استفاده شده قابليت جايگزيني با مواد كامپوزيت مرسوم را دارا بوده و ميتوانند به عنوان موادي كه داراي خواص تجزيه پذيري زيستي، وزن پايين و راحتي بالا براي بيمار هستند، مورد استفاده قرار گيرند

1397/05/27

Investigation of Utilization Nanomaterials for Improving the Mechanical Properties of Socket Prosthetics

8/18/2018 12:00:00 AM

This thesis focused on utilization of nanomaterial for fabrication of socket prosthetics. Prosthetic socket is one of the important parts as it involved interfacing or connecting link between the stump and prosthetic components. In addition to the functionality of the socket, it also has to involve the patient’s satisfaction due to the force distribution and pressure on the stump. Recently, several materials utilized in socket prosthesis yet they did not cover all that existing problems. This investigation suggests using Nano-SiO2 particles and MWCNTs in reinforced woven fiberglass for fabricating socket prosthetic transtibial. Tensile, flexural and shear tests have been conducted on composites with three different weight percentage of hybrid nanoparticles (Multi-Walled- Carbon Nano Tubes (MWCNTs) and Silica Nano Particles(SNPs)) namely (0.1wt%MWCNT - 1wt%SNPs), (0.2wt%MWCNTs - 2wt%SNPs) and (0.5wt%MWCNTs - 5wt%SNPs). The optimum mechanical properties were achieved by using the specific weight percentage of hybrid nanomaterials was (0.1wt%MWCNT - 1wt%SNPs) and it was observed that tensile, flexural and shear strength improved up to 34%, 20% and 14.14% compared to neat glassepoxy composites. Likewise, the tensile, flexural and shear moduli increased by 27.6%, 31% and 26%, respectively. The Abaqus software has been used for analyzing the socket trans-tibial’s stress distribution and deformation. Tsai-Wu and Hashin failure criterion have been employed to check the reliability of the structure. The results have shown that woven glass fabric with (0.1wt%MWCNT - 1wt%SNPs) of hybrid nanomaterials has the potential to replace the existing glass fabric-based polymer composites. It is a great initiative to fabricate a prosthetic socket which biodegradable, environmental, lightweight, comfortable and psychosocially acceptable.