تولید کامپوزیت زیستی به سختی آلومینیوم و استحکام استخوان

دسته بندی :بلاگ ۲۴ بهمن ۱۴۰۰ ادمین 1243

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از نیواطلس، پژوهشگران دانشگاه ام آی تی ماده کامپوزیتی سازگار با محیط زیست تولید کرده اند که به سختی آلومینیوم و استحکام استخوان است.

ماده اصلی این کامپوزیت، از جنس نانوبلورهای سلولزی موسوم به سی ان سی است. این مواد از طریق فرآیندی به نام هیدرولیز اسید و با استفاده از از الیاف سلولزی که دیواره سلولی درختان را تشکیل می‌دهند به دست می آیند. سی ان سی‌ها در سطح نانو، سفت‌تر و قوی‌تر از کولار هستند و تصور می‌شد اگر به پلیمرهای موجود اضافه شوند، آنها را قوی‌تر کنند.

با این حال، آنها فقط پیوندهای ضعیفی با مولکول‌های پلیمر ایجاد کردند. محققان ام آی تی برای رفع این مشکلات، ابتدا پودر سی ان سی تجاری موجود در بازار را با یک پلیمر مایع مصنوعی، مخلوط کردند و سپس از یک دستگاه مافوق صوت برای شکستن توده‌های سی ان سی استفاده کردند. با این کار تک تک نانوکریستال ها پیوندهای قوی با مولکول‌های پلیمر ایجاد کردند.

سپس مقداری از ژل به دست آمده از طریق نازل یک چاپگر سه بعدی در قالب مشخص شده ریخته شد. در هر دو مورد، هنگامی که ژل خشک و منقبض شد، نتیجه نهایی محصول جامد سختی بود که از ۶۰ تا ۹۰ درصد سی ان سی تشکیل شده بود.

علاوه بر این، مشخص شد که کامپوزیت نهایی دارای ریزساختارهایی شبیه به آجر و ملات است و این ساختار با پوشش خرچنگ و برخی از پوسته‌های بدن نرم تنان شباهت دارد. مقاومت در برابر گسترش ترک‌ها و استحکام بالا به اندازه استخوان و سخت‌تر بودن در مقایسه با آلیاژهای معمولی آلومینیوم از مزایای این محصول است.

محققان همچنین از این ماده یک مدل از دندان انسان در اندازه واقعی ساختند تا نشان دهند چگونه می‌توان روزی از آن برای تولید ایمپلنت‌های دندان استفاده کرد. در این بین، دانشمندان در تلاشند تا میزان انقباض کامپوزیت را با خشک شدن به حداقل برسانند. با این کار می‌توان خواص مکانیکی در مواد مبتنی بر پلیمر ایجاد کرد.