جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای علی اصغر قاسمی)
موضوع: طراحی و ساخت دستگاه یونیورسال میکروکشش به‌منظور مطالعه ماده‌ها با رفتار مکانیکی پایین
ارائه دهنده: علی اصغر قاسمی
استاد راهنما: دکتر مهدی کاروان
استادان داور: دکتر سید محسن صفوی – دکتر محمود فرزین
چکیده:
با توجه به آشنایی انسان از گذشته‌های دور با ماده ها و دستیابی تدریجی به نحوه‌ی استفاده از آن و نحوه‌ی اعمال تغییرهای به نحو مطلوب برای استفاده بیشتر از آن، همیشه یافتن راهی برای پیش‌بینی رفتار ماده ها و قطعه ها در مقابل اعمال نیروها و قرارگرفتن در موقعیت های مختلف برای انسان ها مهم و البته مفید بوده است. همچنین مشخصه‌یابی خاصیت ها مکانیکی ماده های نرم و الیاف‌ها (میکرو) با استفاده از سامانه‌های فعلی موجود در صنعت و آزمایشگاهی کشش/ فشار یونیورسال به دلیل ظرفیت نیرویی این سامانه ها معمولاً امکان‌پذیر نبوده در حالی که یکی از محورهای اصلی تحقیقها بین رشته ای ارتباط خاصیت های مکانیکی این ماده ها با رفتارهای فیزیکی و یا ساختاری آنها است. یکی دیگر از چالش‌های اساسی درکشور ما در چندین سال اخیر نبود امکان واردات تجهیزهای، ماشین‌آلات صنعتی، ماده ها و قطعه های به روز مورد نیاز در صنعت در فناوری‌های نوین و فناوری مشخصه‌یابی بوده که خود یک مانع جدی در انجام پژوهش‌ها قلمداد می شود. این معضل فرآیند طولانی و زمانبری را شامل شده و یا منجر به واردات تجهیزهای وارداتی شده که از کیفیت، دقت و کارایی لازم بهره نمی برند. این پژوهش در فاز اول به طراحی و ساخت و بومی سازی دستگاه تست کشش در مقیاس میکرو (اصطلاح رایج به دلیل مقدارهای کم نیروها، یا مقیاس‌های کوچک و اندازه نمونه ها) با به کارگیری از استانداردهای مشخص در طراحی به جهت تامین نیازهای آن استاندارد پرداخته، که با استفاده از آن میتوان خاصیت های کششی، فشاری و خمشی نمونه ها با خاصیت های مکانیکی (عموماً کششی/ فشاری) پایین، ویژگی‌های ماده های نرم، کشسان، ماده های فوق کشسان و الیاف پایه پلیمری را ارزیابی نمود. در فاز دوم این پژوهش به عنوان هدف فرعی به ساخت نمونه‌های کامپوزیتی، نانوکامپوزیتی و نانو‌الیاف پایه پلیمری با نگاه ویژه به نوع آنها با خاصیت ها الاستیک پایین و همچنین با اشاره به کاربرد این ماده ها در صنعت امروزی بویژه رشته مهندسی پزشکی پرداخته شده است. نتایج حاصل از انجام این پژوهش پس از انجام فرآیند طراحی و ساخت دستگاه آزمون میکروکشش، در کنار آن ساخت نمونه‌های کامپوریتی- نانوکامپوزیتی پایه پلیمری کاربردی با خاصیت ها کششی مناسب، همچنین بهره بردن از نمونه‌های زمینه پلیمری تولید شده استاندارد موجود در بازار و انجام آزمون‌های متعدد کشش با دستگاه ساخته شده و بررسی خاصیت‌ها کششی همان نمونه‌ها با سایر تجهیزهای موجود و در دسترس اندازه گیری آزمون کشش (در شرایط مشابه آزمون با دستگاه میکروکشش) و با هدف صحت‌سنجی کار انجام شده مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل پس از انجام مرحله صحت سنجی به‌صورت نزدیک و با درصد خطای حدود 15 درصدی ارزیابی گردید. از جمله نمونه‌های صحت‌سنجی پلیمر دوجزئی از جنس سیلیکون با دستگاه کشش زوئیک تحت آزمون با دوبار تکرار قرار گرفت بیشترین نیروی کشش 12 نیوتن، با کرنش 1/3 مگاپاسکال و بیشترین درصد ازدیاد طول 268 درصد ثبت گردید. از ویژگی‌های دستگاه ساخته شده در کنار ابعاد کوچک دستگاه که فضای کمتری در محیط‌های آزمایشگاهی اشغال می‌نماید در مقایسه با سایر دستگاه‌ها میتوان به استفاده کردن از قطعه های استاندارد در ساخت آن اشاره نمود که در کنار نگهداری آسان در صورت نیاز به تعمیر یا تعویض با در دسترس بودن قطعه‌ها این روند با هزینه کمتری انجام خواهد گرفت. از دیگر امتیازهای آن تسلط کاربر در حین انجام مرحله های آزمون، گیره‌بندی آسان نمونه‌ها، نگهداری و ایمن بودن دستگاه و اپراتور اشاره نمود. در کنار موردهای بالا میتوان به دیگر قابلیت دستگاه در ثبت خروجی‌های دستگاه آزمون میکرو کشش نمودار نیرو- جابجایی با ثبت جابجایی در دقت 0.0001 میلیمتر اشاره نمود.
کلمات کليدی: آزمون میکروکشش، ماده‌های نرم، استحکام کششی، مدول الاستیک، رفتار مکانیکی