شيشه¬هاي بيواكتيو دسته¬اي از بيومواد هستند كه مي¬توانند با بافتهاي زنده اتصال شيميايي برقرار نمايند. به همين دليل داراي كاربردهاي متعدد كلينيكي در حوزه ترميم بافت استخوان هستند كه از جمله اين كاربردها مي توان به پركننده حفره¬هاي استخواني، جايگزين استخوان گوش مياني، بازسازي آسيبهاي ناحيه صورت و كاربردهاي دنداني اشاره نمود. در اين اختراع نانو كامپوزيت شيشه زيست فعال تهيه شده به روش سل-ژل و هيالورونيك اسيد ساخته شد. اين نانو كامپوزيت از قابليت تزريق پذيري بسيار بالايي برخوردار بوده و براي درمان نقيصه هاي استخواني در ستون فقرات و مكان هايي كه با جراحي باز امكان پذير نيستند مناسب مي باشد. همچنين در درمان بيماري بازگشت ادراري كودكان نيز قابل استفاده است. آزمايشهاي برون تني نشان دهنده زيست فعالي بسيار بالاي اين مواد مي باشد.

نانو پوشش هيدروفوبيك بر روي مصالح ساختماني با شفافيت بالا به طور موفقيت آميز انجام شد. ضد آب كردن سطوح جامد و بخصوص مصالح ساختماني در طول هزاره اخير هميشه مشكلي فراگير بودهﺍست. بارش باران، برف، گرد و خاك موجب كاهش عمر، دوام و همچنين تغيير ظاهر سنگ¬ها، لك شدن شيشه و ساير مصالح ساختماني مي¬گردند كه منجر به صرف هزينه¬هاي گزاف جهت بازسازي، تعويض و نظافت آن¬ها مي¬شود. با جلوگيري از نفوذ آب به داخل مصالح ساختماني، مي¬توان از كاهش عمر آن¬ها، تغيير ظاهر و زيبايي اوليه جلوگيري نمود. پيشرفتﻫاي اخير در علم و فناوري، عملاً امكان استفاده از فناوري نانو را در توليد محصولات ارگانوسيلان و سازگار با محيط زيست براي ضد آب كردن انواع مختلف مصالح ساختماني را فراهم ساختهﺍست. در اختراع تقديم شده، نانو پوشش آبگريز زيست سازگار به روش سل-ژل ساخته شده است كه به واسطه اندازه كوچك خود (زير 50 نانومتر) داراي خواص و كاربردهاي منحصر به فردي مي باشند و براي مدت يكسال پايدار است. قابليت پوشش¬دهي سطوح مختلف با روش¬هاي گوناگون مانند: اسپري، غلتك و غوطه وري و همچنين عدم نياز به بهره گيري از محيط هاي شيميايي آلي، كاتاليزورهاي شيميايي و تجهيزات پيشرفته منجر شده تا محصول توليدي زيست سازگار بوده و با روشي ساده، ارزان و بدون عمليات حرارتي انجام ¬پذيرد.

به دليل احساس نياز به فناوري سنتز نانولوله هاي كربني مرتب ( VA-CNT ‏) در داخل كشور، روشهاي مختلف جهت دستيابي به آنها بررسي شد و با توجه به امكانات موجود، روش FC-CVD ‏ براي تهيه نانولوله هاي كربني مرتب از تولوئن مورد بررسي قرار گرفت. ‏سپس پايلوتي شامل كوره، لوله كوارتز، فلومتر كپسول آرگون لوله و اتصالات براي اين روش طراحي و ساخته شد. در اين آزمايشات از تولوئن به عنوان منبع كربن و از ‏فروسن به عنوان منبع كاتاليست (هر دو محصول شركت Merck ‏آلمان) استفاده گرديد. با اين روش قرار گرفتن بستر كوآرتز متحرك در كوره با دماي ٨٠٠ ‏درجه و بازاي يك ساعت تزريق گاز آرگون در محلول تولوئن با سرعت ١ ‏ليتر بر دقيقه نانولوله هاي كربني مرتبي به طول تقريبي 500 ‏ميكرومتر و قطر ١۶٠ ‏نانومتر سنتز شدند.

الف: تعيين ويژگي هاي پودر هيدروكسي آپاتيت. ا1) آناليز پراش پرتو ايكس بر روي پودر مورد استفاده (XRD). 2) آناليز طيف سنجي فرو سرخ بر روي پودر مورد استفاده (FTIR). 3) آناليز توزيع اندازه ذرات بر روي پودر مورد استفاده (PSA). 4) آناليز حرارتي بر روي پودر مورد استفاده (STA). ب: بررسي رفتار رئولوژي دوغابهاي هيدروكسي آپاتيت. 1)بررسي گرانروي دوغاب در غلظت هاي مختلف ماده جامد. 2) بررسي اثر روانسازهاي مختلف بر رواني و پايداري دوغاب هيدروكسي آپاتيت و انتخاب روانساز مناسب. 3) بررسي گرانروي دوغاب در درصدهاي مختلف روانساز. 4) بررسي گرانروي دوغاب در pHهاي مختلف. ج: ساخت دوغاب پايدار جهت ريخته گري دوغابي هيدروكسي آپاتيت. در اين مرحله با توجه به نتايج به دست آمده از مرحله به دوغاب بهينه هيدروكسي آپاتيت جهت ريخته گري دوغابي تهيه مي كنيم. د: ساخت قالبهاي گچي مناسب به اشكال پيچيده. ه: ساخت قطعات با اشكال پيچيده با استفاده از ريخته گري دوغاب بهينه هيدروكسي آپاتيت در قالبهاي گچي ساخته شده. و: پخت قطعات ريختخ گري شده در دماهاي مختلف و بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي قطعات. 1)پخت قطعات در دماهاي 1350، 1200، 110 درجه سانتي گراد. 2) بررسي فازي قطعات پخته شده در دماهاي مذكور به كمك آناليز پراش پرتو ايكس (XRD). 3)اندازه گيري استحكام خمشي قطعات با روش استحكام خمشي 3 نقطه اي. 4)بررسي مرفولوژي ذرات پودر و همچنين بررسي سطح مقطع شكست پس از انجام عمليات حرارتي با استفاده از ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM). 5) اندازه گيري چگالي نمونه هاي سينتر شده و بررسي ميزان تخلخل آنها.

در كار حاضر ابتدا نانوپودرهاي كربن آمورف (ACNPs) بوسيله فن آوري مكانيكي (Mechanical actication) تهيه گرديد. براي تبديل نانو ذرات كربني به نانو تيوب ها 200mg از ACNPs در آلومينا كوچك قايقي شكل قرار مي گيرد بطوريكه در بخش مركزي راكتور لوله اي آلومينا (طول 900mm و قطر 50mm) كه در يك كوره الكتريكي افقي لوله اي جا دارد واقع شده است. راكتور در ابتدا بوسيله بخار آرگون بسيار خالص (100ml/min) از اكسيژن و آب تخليه مي گردد تا سيستم واكنش عاري از هوا شود و سپس تا دماهاي مورد نياز با سرعت (5c/min) حرارت داده مي شود بعد از افزايش مداوم دماي كوره )1350C به مدت 2h) راكتور تا دماي اتاق تحت بخار آرگون سرد مي شود مورفولوژي پودر توليد شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (Philips XL30 SEM) تعيين شد. آناليز شيميايي پودر نهايي و ساختار پودرها توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري با قدرت تفكيك بالا (Philips CM200 HRTEM) تعيين شد. پودر گرافيت با خلوط 8/99% و با نسبت وزني گلوله به پودر 20 به 1 تحت فرآيند فعال سازي مكانيكي قرار گرفتند . نمونه برداري رد زمان هاي 40،20،10،5 ... و 150 ساعت صورت گرفت . تغييرات ساختار داخلي بكمك دستگاه پراش پرتو ايكس Philips تحت ولتاژ kv30 و جريان 25mA بررسي شد. در تمام آزمايش ها از اشعه ايكس Cuka با طول موج 1.5404 A استفاده شد. اندازه توسط متوسط دانه ها و كرنش موجود در شبكه كريستالي ذرات پودر بكمك روشهايWilliamson – Hall مطابق رابطه ذيل محاسبه شدند. در اين رابطه b پهناي بلندترين پيك درنيمه ارتفاع آن برحسب راديان طول موج پراش پرتو ايكس بر حسب nm d,قطر متوسط دانه ها بر حسب nm و زاويه تفرق بلندترين پيك بر حسب راديان مي باشد. همچنين كرنش موجود در شبكه كريستالي مي باشد. طبق رابطه بالا بر حسب رسم مي شود . شيب خط نشان دهنده كرنش موجود در شبكه و عرض از مبداء آن اندازه متوسط دانه ها را نشان مي دهد.

در كار حاضر ابتدا نانو پودرهاي كربن آمورف ACNPs بوسيله فن آوري مكانيكي Mechanical actication تهيه گرديد. براي تبديل نانو ذرات كربني به نانو تيوب ها 200mg از ACNPs در آلومينا كوچك قايقي شكل قرار مي گيرد بطوريكه در بخش مركزي راكتور لوله اي آلومينا طول 900mm قطر 50mm كه در يك كوره الكتريكي افقي لوله اي جا دارد واقع شده است راكتور در ابتدا بوسيله بخار آرگون بسيار خالص 100ml/min از كسيژن و آب تخليه مي گردد تا سيستم واكنش عاري از هوا شود و سپس تا دماهاي مورد نياز با سرعت 50c/min حرارت داده مي شود بعد از افزايش مداوم دماي كوره 1350c به مدت 2h راكتور تا دماي اتاق تحت بخار آرگون سرد مي شود. مورفولوژي پودر توليد شده توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي philips XL30 SEM تعيين شد اناليز شيميايي پودر نهايي و ساختار پودرها توسط ميكروسكوپ الكتروني عبوري با قدرت تفكيك بالا Philips CM200 HRTEM تعيين شد. پودر گرافيت با خلوص 99/8٪ و با نسبت وزني گلوله به پودر 20 به 1 تحت فرايند فعالت سازي مكانيكي قرار گرفتند نمونه برداري در زمانهاي 5 و 10 و 20 و 40 و ... و 150 ساعت صورت گرفت. تغييرات ساختار داخلي بكمك دستگاه پراش پرتور ايكس PHILIPS تحت ولتاژ 30KV و جريان 25mA بررسي شد. در تمام آزمايش ها از اشعه ايكس CUka با طول موج 5404A و 1 استفادهخ شد اندازه متوسط دانه و كرنش موجود در شبكه كريستالي ذرات پودر بكمك روشهاي Williamson-Hall مطابق رابطه ذيل محاسبه شدند.

زمينه فني: شيمي، مواد كاربيد بور و كاربيد سيليسيم به دليل دشواري در سينتر پذيري نياز به شرايط ويژه اي جهت چگالش و ساخت قطعه دارند به طوري كه در روش سينترينگ پرس گرم نياز به دما و فشار بالا و زمان طولاني سينترينگ دارند (معمولا نگهداري در دماي سينترينگ به مدت 30 دقيقه و بيش از آن) به صورتي كه ريزساختار را تحت تاثير قرار داده و سبب رشد دانه مي شود. SPS (Spark Plasma Sintering) يا سينترينگ جرقه پلاسما روشي بر اساس اعمال جريان مستقيم الكتريسيته و فشار به مخلوط پودرهاي قرار گرفته داخل يك قالب گرافيتي است. به دليل انرژي بالاي وارد شده و ايجاد يكنواخت گرما در دررون پودرها سرعت گرم شدن نمونه ها زياد بوده و فرايند در زمان كوتاهي (معمولا زير 10 دقيقه) انجام مي-شود. سرعت بالاي گرم شدن، زمان كم گرما ديدن و دماي كمتر نسبت به روش¬هاي سينترينگ ديگر سبب جلوگيري از رشد دانه اضافي و به دست آمدن نمونه با ساختار مناسب مي شود. كامپوزيت نانوساختار كاربيد بور-كاربيد سيليسيم با موفقيت به صورت درجا و به روش سنتز خود احتراقي سنتز شد. مواد اوليه شامل سيليسيم، گرافيت، اكسيد بور و منيزيم بودند. از مواد اوليه پس از توزين و آسيا كاري، بوسيله پرس سرد تك محور نمونه تهيه شد. نمونه در كوره تيوبي با اتمسفر تحت كنترل آرگن و دماي °C900 سنتز شد. جهت حذف اكسيد منيزيم پودرهاي سنتز شده مورد اسيد شويي قرار گرفتند. آناليز XRD از محصول سنتز و اسيد شويي شده نشان دهنده موفقيت اسيد شويي در تخليص محصول واكنش احتراقي بود. با تحليل الگوي پراش نمونه اسيد شويي شده، ميانگين اندازه بلورك¬هاي كاربيد سيليسيم و كاربيد بور زير nm15 محاسبه شدند. تصاوير SEM و TEM نشان دهنده تشكيل كامپوزيت سنتز شده از دانه¬ها و بلورك¬هاي نانومتري بودند. طبق آناليز اندازه ذره از نمونه اسيد شويي شده، 5/91% از ذرات نانوكامپوزيت سنتز شده زير nm500 و 6/42% زير nm100 بودند. چگالش پودر نانوكامپوزيت SiC-B4C سنتز شده با روش SPS در دماي °C1700 انجام شد. قطعه به دست آمده داراي چگالي ظاهري 83/97% نسبت به چگالي پودر كامپوزيت بود. نتايج آزمون ميكرو¬سختي و استحكام خمشي نشان دهنده تاثير بيشتر تخلخل ها بر كاهش مقدار سختي نسبت به كاهش استحكام خمشي بود. الگوي پراش سطح نمونه سينتر شده نشان دهنده پايداري كامپوزيت SiC-B4C در دماي سينترينگ و خلوص مناسب نمونه بود.

در ساخت كامپوزيت هيدروكسي آپاتيت - 3 درصد وزني نانو لوله كربني مراحل ذيل اجرا شد: الف) تهيه سوسپانسيون پايدار هيدروكسي آپاتيت 1) توزين 1/5 گرم هيدروكسي آپاتيت و ديسپرز كردن آن در 100 ميلي ليتر آب مقطر با استفاده از آلتراسونيك به مدت 10 دقيقه (متوسط اندازه دانه هاي پودر هيدروكسي آپاتيت مورد استفاده برابر 7 ميكرومتر بوده است) 2) همزدن سوسپانسيون حاصل به مدت 20 دقيقه با استفاده از مگنت و همزن مغناطيسي 3) افزودن 0/1 درصد وزني ديسپرزانت سديم دودسيل سولفات به سوسپانسيون فوق 4) تنظيم PH سوسپانسيون حاصل در 10= PH با استفاده از آمونياك و آلتراسونيك مجدد آن به مدت 30 دقيقه ب) تهيه سوسپانسيون پايدار نانو لوله هاي كربني 1) توزين 0/045 گرم نانو لوله كربني (نانو لوله هاي كربني مورد استفاده از نوع چند ديواره و با قطر كمتر از 40 نانومتر بوده اند) و ديسپرز كردن آن در آب مقطر با ساتفاده از آلتراسونيك به مدت 30 دقيقه 2) تهيه محلول 0/3 درصد وزني سديم دودسيل سولفات 0/3 گرم SDS در 100 گرم آب مقطر و اين محلول به سوسپانسيون نانو لوله هاي كربني 3) تنظيم PH سوسپانسيون حاصل در 10= PH با استفاده از آمونياك و آلتراسونيك مجدد آن به مدت 30 دقيقه پ) تهيه كامپوزيت هيدروكسي آپاتيت و نانو لوله هاي كربني 1) اختلاط سوسپانسيون هيدروكسي آپاتيت و نانو لوله هاي كربني با استفاده از آلتراسونيك به مدت 60 دقيقه 2) تبخير حلال سوسپانسيون حاصل با قرار دادن آن بر روي صفحه گرم 3) قرار دادن رسوب حاصل در خشك كن به مدت 24 ساعت