جلسه دفاع از پیشنهادیه رساله دکتری (آقای داریوش عبدالهی)
موضوع: میکرو/نانو کامپوزیتهای زیست تخریبپذیر پلی لاکتیک اسید(PLA) /سلولز حافظه دار در ساخت ماسک‌های تثبیت با فناوری پرینت سه بعدی مستقیم (LDM)/کلندرینگ
ارائه دهنده: داریوش عبدالهی
استاد راهنما: دکتر مهدی کاروان
اساتید داور: دکتر علیرضا علافچیان، دکتر محسن بدرسما، دکتر پیمان مصدق
چکيده
امروزه پلیمرها نقش وسیعی در طراحی و ساخت قطعات در حوزههای مختلف به خصوص پزشکی، اتاق عمل و مراقبت و درمان دارند که به ویژه امروزه در راستای ارتقاء حوزه سلامت و اهمیت آن در زندگی مردم در جامعه نقش کلیدی پیدا کرده به طوریکه دولتها را برآن داشته تا با ترویج مواد زیستتخریبپذیر، فناوریهای نوین در خصوص مواد پلیمری و رسوخ فناوریهای نوین مانند نانو و مواد هوشمند و استفاده از مزایای روش‌های ساخت پیشرفته با در نظر گرفتن صرفهجویی در انرژی و کاهش هزینهها، سیاستهای زیست محیطی جدیدی را در پیش گیرند. تحقیقات نشان میدهد که فرآوری کم هزینه محصولات میکرو/نانو کامپوزیتی زیست تخریبپذیر با خواص چند منظوره از قبیل انعطافپذیری و حافظهداری و با بهرهگیری از روش‌های نوین ساخت در حوزههای صنایع پزشکی هنوز دارای چالشهایی نظیر فقدان اطلاعات در خصوص مواد متشکله، فرآیندپذیری و خواص هدف است. به طور مشخص، به دلیل مشکلات فعلی موجود در خصوص فرمولاسیون مواد و فرآیند ساخت ورق‌های تثبیت اندام در رادیوتراپی و آتل‌بندی با قابلیت شکل‌دهی مجدد، اهمیت دستیابی به توسعه ورق‌های پلیمری با شکل‌پذیری مجدد مشخص‌تر میگردد. اسپلینتها و ماسک‌های تثبیتکننده مورد استفاده معمولا دارای استحکام تثبیت پایین و هزینه بالا و ساختار غیر زیست تخریبپذیر بوده، دارای هندسه پیچیده و عدم قابلیت شخصیسازی کردن را داشته که خود نیازمند تجهیزات متعدد پیچیده و پر هزینه میباشند. همچنین استفاده از پلیمرهای زیست تخریبپذیر عموماً دارای دمای انتقالی بالا بوده که با افزودن مواد افزودنی زیستی این مهم چالشیتر نیز میگردد. از طرفی روش‌های مرسوم فرآوری کامپوزیتهای پلیمری مانع توزیع ذرات به ویژه در درصدهای بالای الیاف بوده که به طور نامطلوب روی خواص حافظهداری، زیست تخریب‌پذیری و فرآیند ساخت پرینت سه بعدی مرسوم به دلیل تردی و افزایش ویسکوزیته و دمای ذوب اثر میگذارد. از سوی دیگر تغذیه میکرو/نانو مواد سلولز با درصد بالا در اکسترودر جهت تهیه فیلامنت پرینت سه بعدی با سطح تفرق بالای ذرات تقریباً غیرممکن است. همچنین مواد پایه گیاهی طبیعی عموماً با پلیمرهای رایج سازگاری شیمیایی نداشته و منجر به برهمکنش ضعیف با پلیمرهای زیستی میشوند. هدف اصلی این پژوهش دستیابی به فرمولاسیون و روش ساخت پلیمرهای زیست تخریبپذیر و شکلپذیر با خواص حافظهشکلی توسط روش پرینت سه بعدی مستقیم(LDM) با حذف نیاز به فیلامنت بوده که با بهبود خواص ارائه شده توسط فناوری میکرو/ نانو در تولید قطعات پزشکی و به طور مشخص ساخت اسپلینتها و ماسک‌های تثبیت پرتودرمانی و یا آتل‌بندی کاربرد دارند. در این پژوهش از پلیمرها و آمیزهها با خواص تخریب‌پذیری استفاده میشود که طی مراحل پیش فرآیند در توزیع ذرات میکرو/ نانوذرات پایه معدنی و یا گیاهی و تهیه کامپاند کامپوزیتی (مستربچ) و استفاده از روش‌های ترکیب مذاب دیگر، ارتباط بین فرآیند-ساختار-خواص نمونهها ارزیابی میگردد. به منظور دستیابی به هدف اصلی رساله، روش‌های دیسپارسیون متفاوت غیر ذوبی نظیر آلتراسونیک و برشی انرژی بالا و ترکیب در حالت جامد بر اساس فرکانس تشدید مورد استفاده قرار گرفته و به دنبال آن سطح دیسپارسیون و هموژنسازی کامپاند با روش‌های ذوبی تهیه کامپاند نظیر کلندرینگ ترکیب مذاب تحت تنش بالا و اکسترودر ارتقاء مییابد. کامپاند زیست تخریبپذیر میکرو/نانوکامپوزیتی حاصل به عنوان ورودی سامانه پرینت سه بعدی مستقیم مورد استفاده قرار گرفته و به منظور مقایسه خواص و درک بهتر اثر فرآیند ساخت و تفرق ذرات با تمرکز بر دستیابی به فرمولاسیون بهینه مواد متشکله و فرآیند، ورق‌های تهیه شده از روش کلندرینگ و یا روش پرس گرم با نمونههای تهیه شده توسط روش پرینت مستقیم مورد ارزیابی قرار میگیرند. در کنار دستیابی به دانش فنی مواد متشکله ورق‌های شکلپذیر زیست تخریبپذیر، استفاده از روش ساخت در زمینه تفرق ذرات و تهیه ترکیب هموژن کامپاند از روش کلندرینگ و استفاده از پرینت مستقیم آمیزه کامپوزیتی با حذف فیلامنت در مقایسه با روش‌های مرسوم ساخت از جمله نوآوریهای تحقیق میباشد.
کلمات کليدی: زیست تخریبپذیر، پلیمرهای حافظهشکلی، الیاف سلولزی، کنف، ماسک‌های تثبیت، اسپلینت، پرینت سه بعدی مستقیم، میکرو/نانوکامپوزیت