26179

بررسي پارامترهاي موثر در ساخت شيشه زيست‌تخريب‌پذير سيستم SiO2-CaO-P2O5-Na2O به روش چاپ سه‌بعدي اكستروژني

كارشناسي ارشد

مهندسي مواد - سراميك

1400/12/01

دكتر بيژن افتخاري يكتا - دكتر سيد امير غفاري

مهندسي مواد و متالورژي

در اين پژوهش، تركيب شيشه زيست‌فعال 6P53B (7/52 % SiO2، 3/10 % Na2O، 8/2 % K2O، 2/10 % MgO، 0/18 % CaO و 0/6% وزني P2O5) به عنوان تركيب اوليه در نظر گرفته شده و اثر افزايش مقدار Na2O و دماي عمليات حرارتي بر تغييرات فازي، تحولات ريزساختاري و زيست‌فعالي داربست‌هاي ساخته شده توسط روش چاپ سه‌بعدي اكستروژني مورد مطالعه قرار گرفت. جهت تهيه جوهر چاپ با خواص جرياني سازگار با فرايند چاپ اكستروژني، ابتدا نوع چسب مناسب و همچنين نسبت چسب به پودر بهينه تعيين شده و سپس اثر توزيع اندازه ذرات بر رفتار جرياني جوهر بررسي شد. پس از بررسي جريان‌يابي و خواص ويسكوالاستيك، مشخص شد كه رفتار جرياني جوهر‌ها و همچنين كيفيت چاپ، با باريك‌تر شدن توزيع اندازه ذرات بهبود يافت. بررسي تحولات فازي و ريزساختاري شيشه‌ها پس از انجام عمليات حرارتي در بازه دمايي °C 600-800، نشان داد كه مقدار Na2O بيشتر در سيستم و همچنين افزايش دماي حرارت‌دهي، تبلور فازهاي سيليكاتي و فسفاتي را تشديد مي‌كنند. همچنين، بررسي‌ تصاوير ميكروسكوپي سطح نمونه‌ها پس از 14 روز غوطه‌وري در SBF، مشخص كرد كه در حضور فازهاي بلورين دايوپسايد و رنانيت، بلورك‌هاي آپاتيت به صورت كروي و يا گل‌كلمي تشكيل مي‌شوند. بعلاوه، زيست‌فعالي نمونه‌ها با تبلور فاز كمبايت در كنار بلورهاي دايوپسايد و رنانيت، افزايش يافته و شكل بلورك‌هاي آپاتيت از حالت كروي خارج شده و با توجه به دماي عمليات حرارتي و مقدار فاز كمبايت در ريزساختار شيشه، به اسفنجي و سوزني‌شكل تغيير كرد.

1400/12/17

The study of effective parameters for fabricating SiO2-CaO-P2O5-Na2O biodegradable glasses via extrusion-based 3D Printing

2/20/2023 12:00:00 AM

In this research, the 6P53B bioactive glass from the SiO2-CaO-P2O5-Na2O-MgO system is considered the parent composition, and the influence of Na2O increasing on phase transformation, microstructure evolution, and bioactivity was studied. Bioglass scaffolds 3D printed via the common extrusion-based Additive Manufacturing method. After selecting the suitable binder and the optimized ratio of binder to powder, the effect of particle size distribution on rheological properties was investigated in ink preparation. Accordingly, after comparing the flow curves and the viscoelastic properties, it was found that the powder with narrower particle size distribution was more suitable for extrusion-based 3D printing. After the thermal treatment, the study of phase transformations showed that the silicate and phosphate phases crystallized as the treatment temperature was increased. In addition, the increase in Na2O content caused the crystallization of two types of silicate phases in the glassy phase. The microstructure evolutions on the surface of the sample after being immersed in SBF indicated that the increase in Na2O content in glasses and glass-ceramics necessarily does not increase the degradation and apatite forming. This issue directly depends on the type and the amount of crystals in the glass matrix. Moreover, the morphology of formed apatite on the surface varies with the phases crystallized in the amorphous phase.

چاپ سه‌بعدي , رئولوژي , شيشه‌هاي زيست‌فعال

3D Printing , Rheology , Bioactive glasses

Anasheh Khecho

Dr. Bizhan Eftekhari Yekta- Dr. Seyed Amir Ghaffari