ساخت نخستین رگ‌ به کمک پرینتر سه‌بعدی + ویدیو

بسپار فرآورش به نقل از خبرگزاری دانشگاه آزاد اسلامی (آنا) اعلام می دارد ,ساخت اندام مصنوعی برای انسان یکی از مهم‌ترین کاربردهای پرینتر سه‌بعدی است و این فناوری به این واسطه توانسته جایگاه خاصی را در صنعت پزشکی به خود اختصاص دهد. اما این بار، یک شرکت چینی فعال در زمینه فناوری زیستی ادعا کرده که موفق به ساخت اولین چاپگر زیستی سه‌بعدی برای چاپ رگ‌های بدن در جهان شده است.

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از Mirror، چاپگر ساخت شرکت رووتک (Revotek)، امکان تولید اعضایی از بدن را که کارا و ویژه هر شخص هستند، فراهم می‌کند. این چاپگر دارای دو افشانک است که نوبتی و مکمل هم کار می‌کنند و می‌تواند در مدت ۱۰ دقیقه کار ساخت یک رگ ۱۰ سانتی‌متری را به پایان برساند.

امکان تولید این چاپگر به کمک فناوری زیستی سلول‌های بنیادی فراهم شده است. هدف اصلی این فناوری تولید سلول‌های بنیادی منحصر به هر شخص است تا به این ترتیب امکان بازآفرینی اعضای بدن پدید آید.

کانگ یوجیان، دانشمند ارشد شرکت رووتک، می‌گوید: «هسته این چاپگر یک خشت زیستی است که در درون آن سلول‌های بنیادی قرار دارد. این سلول‌های بنیادی با توجه به نیازهای ما و تحت شرایط و محیط خاص به سلول‌هایی که ما به آن نیاز داریم تبدیل می‌شود».

رگ مصنوعی

رگ‌ها بخشی حیاتی و پیچیده از چاپگری زیستی هستند زیرا با استفاده از آنهاست که مواد مغذی مهم به اعضای بدن می‌رسند. با اینکه دانشمندان امیدوارند که بتوانند به زودی با استفاده از چاپگرهای سه‌بعدی دست به تولید اعضای بدن بزنند، در ابتدا آنها باید رگ‌ها را که عناصری ضروری برای ساخت اعضای بدن هستند، تولید می‌کردند. چالش اصلی در دست یافتن به این مهم زنده نگاه داشتن سلول‌های بنیادی در حین فرآیند چاپ بود.

دای کرونگ، عضو فرهنگستان مهندسی چین، می‌گوید: «این موفقیت تنها منحصر به چاپ یک رگ بدن نمی‌شود بلکه مربوط به یافتن شیوه‌ای برای نگه داشتن سلول‌های عروقی و مواد کاربردی می‌شود. این شیوه در چاپ رگ‌ها و همچنین چاپ کبد، کلیه و سایر اعضای بدن مفید است».

از نظر سازندگان، این چاپگر سه‌بعدی قابلیت‌های بسیاری خواهد داشت. البته ممکن است راه طولانی تا استفاده از آن در صنعت پزشکی در پیش داشته باشیم.

برای مشاهده ساخت رگ مصنوعی  اینجا کلیک کنید .

منبع : بسپار فراروش

اصول فرمولاسیون و ساخت رنگ

خواص فیزیکی و عمر مفید یک پوشش رنگ، بر پایه موارد ذیل استوار است.

۱) فرمولاسیون: نوع و نسبت مواد خام استفاده شده در فرمول رنگ

۲) تولید: روشهای به کار رفته در تولید از مواد خام به محصول نهایی

۳) کاربرد: اعمال یک پوشش با ضخامت مناسب روی سطح آماده سازی شده

۴) خشک شدن و طول عمر: شرایطی که تحت آن، فیلم رنگ از طریق هوا خشک یا به کمک کوره خشک میشود و شرایطی که قطعه رنگ شده در آن قرار دارد.

از موارد فوق قسمتهای اول و دوم تحت کنترل سازندگان رنگ قرار دارد. (یعنی فرمولاسیون و ساخت رنگ) در مورد قسمت سوم سازندگان رنگ ممکن است نظارت مختصری داشته باشند و لیکن در مورد قسمت سوم کاملاً خارج از کنترل سازنده رنگ قرار دارد. از آنجا که اشکالات مربوط به نحوه مصرف و شرایط نامساعد خشک شدن موجب بروز نقصانهایی در پوشش اعمال شده          می نماید، در موقع رسیدگی به شکایات مربوط به رنگ آمیزی باید به این قسمت توجه کامل داشت. متأسفانه بعد از مصرف رنگ ممکن است که آثار این نقصانها از بین رفته باشد، در چنین شرایطی معمولاً مصرف کنندگان عیب را به گردن فرمول و ساخت رنگ می اندازند. اطلاع رسانی به فرمولنویس رنگ در رابطه با رنگی که میخواهد بسازد از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به عنوان مثال ممکن است از رنگساز خواسته شود پوششی را برای شرایط خاص تهیه کند و یا یک نمونه از رنگ مشابه را جهت شبیه سازی به او ارائه دهند. رنگساز، رنگ مورد نظر را ساخته و به مشتری ارائه میدهد. این نمونه ممکن است نیازهای اختصاصی را برآورده کند، اما یک فاکتور مهم را که اطلاعات مربوط به آن به  رنگساز داده نشده بود را در بر نداشته باشد. برای اجتناب از این موارد، کاملاً واضح است که فرمولنویس رنگ باید تمام اطلاعات لازم را برای ساخت یک رنگ مطلوب در اختیار داشته باشد. از جمله این اطلاعات، شرایط مصرف، شرایط کاربرد، نحوه خشک شدن، قیمت و غیره هستند. فرمول نویس مواد خام متنوعی را در اختیار دارد. او از این مواد برای ساخت رنگ استفاده میکند. رنگهای صنعتی که به صورت سفارشی ساخته می شوند، مواد خام متنوعی را طلب میکنند. به هر حال فرمول نویس باید این مطلب را در ذهن داشته باشد که هر ماده جدیدی را که میخواهد در فرمول خود مصرف کند، باید در انبار کارخانه داشته باشد. این مطلب در ارتباط مستقیم با افزایش سرمایه در گردش کارخانه قرار دارد که باعث بالا رفتن قیمت تمام شده رنگ می شود. فروشندگان مواد اولیه رنگ معمولاً فرمولهای پیشنهادی را برای انواع مختلف رنگ ارائه میدهند. این فرمولها برای شروع به کار مفیدند و اطلاعات ارزنده ای دربردارند. لیکن به دلیل استفاده از مواد خاص که سازندگان خاص نیز دارد، همیشه عیناً قابل استفاده نیستند. از طرف دیگر این فرمولها در اختیار همگان قرار دارند. یک فرمول نویس با تجربه، می باید با تغییرات لازم در این فرمولها، فرمولاسیونی اقتصادی و کارآمد به وجود آورد. مورد دیگر اینکه، فرمولهای پیشنهادی، معمولاً در شرایط آزمایشگاهی به دست آمده اند و اجرای آن در تولید انبوه ممکن است نتایج متفاوتی را در برداشته باشد. این مطلب را باید در نظر داشت که معمولاً تفاوت اساسی بین ساخت یک فرمول در آزمایشگاه و خط تولید انبوه وجود دارد. این تفاوتها معمولاً در اختلاف بین زمان پخش رنگدانه در رنگ پایه grinding، دمای حاصل از پروسه تولید، همچنین اثر جرم  Massacation حادث میشود. این فاکتورها در خصوصیات فیزیکی و شیمیایی محصول ساخته شده اثر میگذارند.

 منبع : بسپار

کاشتنی های بافت نرم-چسب های بافتنی

استحکام برقراری پیوند توسط چسب ها تقریبا نصف آن استحکام در نخ های بخیه است.با این حال امکان پیش بینی توانایی چسب ها برای بهبود زخم باعث استفاده از آنها در بافت های نرمی نظیر کلیه،طحال،ریه و کبد شده است.در این بین ضخامت،میزان تخلخل و انعطاف پذیری بافت و میزان تخریب پذیری چسب ها در عملکرد مناسب آنها مؤثر است.به دلیل ساختار بسیار پیچیده بافت های بدن و نیز متغییر بودن قابلیت باغت ها در ترمیم زخم ها رسیدن به یک چسب زخم ایده آل بسیار دشوار است.از مهمترین خصوصیات چسب های زخم باید به امکان پیوند با بافت،عدم ایجاد پاسخ بافتی شدید ، سرعت جذب متناسب با ترمیم زخم،قابلیت سترون شدن، طول عمر مناسب، امکان تولید انبوه و عدم ایجاد خلل در درمان طبیعی بدن اشاره کرد.
استحکام اصلی بستن زخم با چسب، از طریق پیوند اشتراکی بین گروه های آمین ،کربوکسیلیک اسید و یا هیدروکسیل بافت و گروه های عاملی ماده تشکیل دهنده چسب به وجود می آید.از مهمترین ترکیبات در ساختار چسب ها می توان به آلکیل آلفا سیانو اکریلات(متیل و اتیل ۱و۲ سیانواکریلات) اشاره کرد.چسب های بافتی سیانواکریلاتی معمولا به صورت محفظه ای شامل سیانواستات و فرم آلدئید به همراه منومرهای پایه است.هنگامی که منومرها در تماس با رطوبت قرار گیرند،تبدیل به پلیمری شده که با بافت می تولند پیوند برقرار سازد.استفاده از فیبرینوژن نیز در ساخت چسب ها مورد توجه قرار گرفته است.استحکام بالای این نوع چسب آن را برای کاربردهایی نظیر جراحی مویرگ ها و اعصاب ، پیوند استخوان و پوست،و تثبیت و پایداری بافت های نرم دیگر مفید نموده است.

چسب بافتنی

منبع:بسپارفرارورش

پدیده های ویسکو الاستیک

تورم دای :

وقتی یک سیال ویسکو الاستیک در یک سوراخ یا لوله مویین جریان می یابد ٬ قطر سیال پس از خروج از دهانه دای بسیار بزرگتر از قطر دهانه سیلندر است . این پدیده به این دلیل اتفاق می افتد که در خروجی دای سیال ویسکو الاستیک بخشی از تغییر شکل را که در داخل مویین به آن اعمال شده بود باز میابد . این پدیده اثر باروس یا مرینگتون و یا تورم دای نام گرفته است .

شکست مذاب :

در سرعت های برشی بالا تر از یک حد بحرانی پدیده ای در خروجی دای در ماده اکسترود شده مشاهده می شود که شکست مذاب نام دارد . این شکست ناشی از رسیدن مولکول های پلیمر به آستانه ذخیره انرژی خود و آسودگی تنش در دیواره یا ورودی دای است . در یک دیدگاه دیگر شکست مذاب به تفاوت آرایش یافتگی مولکولی القا شده در اثر جریان ٬ بین سطح ماده خروجی که حاوی ملکول های آرایش یافته تر است و مغر آن که آرایش یافتگی چندانی ندارد ٬ نسبت داده می شود . در هر صورت رخداد پدیده شکست مذاب ممکن است در اثر ترکیب دو تئوری آسودگی تنش و گرادیان آرایش یافتگی تاشی از جریان باشد .

طرح جریان در ورودی دای

طرح جریان در ورودی دای :

وقتی یک مذاب پلیمری با سرعت های بالا از یک مخزن استوانه ای وارد دای می شود ٬ یک طرح جریان مشخصه در ورودی دای ایجاد می شود . در پلیمر های خطی ٬ جریان همگرا در دهانه ی دای فضای موجود را پر می کند ٬ در حالیکه در پلیمر های شاخه ای یک فضای مرده وسیع پر از گرداب های چرخشی وجود دارد که توسط مشخصه ویسکوالاستیک سیال القا شده اند . وقتی مقادیر ویسکوزیته کششی بالا باشند ٬ بالانس نیرو ها ایجاد جریان های شعاعی را غیر ممکن می نماید و موجب آن جریان های ثانویه به شکل گرداب مجال ارتقا می یابند تا تنش های موجود بدین وسیله آزاد گردند . در واقع دیده شده است که مذاب های پلیمری با ویسکوزیته کششی بالاتر گرداب هاب بزرگتری ایجاد می کنند .

 

منبع :basparpolymer

گرافن

با وجود اینکه شناخت گرافن به چهار قرن قبل از میلاد مسیح برمی گردد (حدود ۶۰۰۰ سال قبل) ولی تحقیقات بر روی گرافن تنها حدود چهل سال قدمت دارد و به اوایل دهه ۷۰ میلادی می رسد. این پژوهش در قرن بیستم به آرامی رشد کرد و تا قبل از  ۲۰۰۴ روش های متفاوتی برای تولید گرافن گزارش شد ولی هیچکدام از آنها موفق به ساخت گرافن تک لایه نشد. در سال۲۰۰۴ جیم و همکارانش در دانشگاه منچستر موفق به ساخت گرافن و دیگر کریستال های دوبعدی شدند که قبلا تصور بر این بود که به لحاظ ترمودینامیکی ناپایدار است و نمی تواند تحت شرایط محیط دوام داشته باشد. خواص الکتریکی، نوری، حرارتی و مغناطیسی گرافن زمینه ای جدید برای تحقیقات ایجاد کرده است.تهیه گرافن تک لایه از گرافیت منجر به دریافت جایزه فیزیک نوبل در سال ۲۰۱۰ میلادی برای آندره جیم و همکارنش گردید.حجم بالای تحقیقات در سال های اخیر نشان از اهمیت بسیار زیاد آن برای جامعه علمی  صنعتی جهان می باشد.گرافن به عنوان باریک ترین ماده جهان در یک صفحه مسطح با ضخامت یک اتم به صورت شبکه لانه زنبوری تشکیل شده که به علت داشتن خواص فوق العاده در رسانندگی الکتریکی و رسانندگی گرمایی، چگالی بالا و تحرک پذیری حامل‌های بار، رسانندگی اپتیکی و خواص مکانیکی به ماده‌ای منحصر بفرد تبدیل شده است. در گرافن هر اتم کربن با سه اتم کربن دیگر پیوند داده است. این سه پیوند در یک صفحه قرار دارند و زوایای بین آنها با یکدیگر برابر وͦ ۱۲۰ است. در این حالت، اتم های کربن در وضعیتی قرار می گیرند که شبکه ای از شش ضلعی های منتظم را در حالت ایده آل ایجاد می کند. طول پیوند کربن-کربن sp2 تقریبا ۰٫۱۴۲ نانومتر است. محققان ضخامت لایه گرافن را حدود ۱-۰٫۳۵  نانومتر مربوط به بستر Sio2 است. غیر از گرافن تک لایه و دو لایه، لایه های گرافنی از ا ه به نام گرافن کم لایه و بین ۱۰ تا ۳۰ لایه به نام گرافن چند لایه، گرافن ضخیم و یا نانو بلور های نازک گرافیتی می شناسند.

گرافن

گرافن واحد ساختاری اساسی برخی از آلوتروپ های کربن از جمله گرافیت، نانو لوله های کربنی و فولرن است. دانشمندان معتقدند که گرافن از حلقه های بنزن که اتم هیدروژن خود را از دست داده تشکیل شده است. نورد کردن گرافن در جهت طولی میتواند باعث تولید نانو لوله های کربنی شود.فولرن نیز از پیچیدن گرافن بدست می آید.در سال ۱۹۴۰ نظریه ای به وجود آمد که گرافن واحد ساختاری اساسی بلوک های گرافیت را تشکیل می دهد[۳۶,۳۵,۳]. گرافن اکسید به عنوان یکی از آلوتروپ های کربن بین دسته های گرافیتی و تک لایه گرافن قرار گرفته که با گروه های عاملی حاوی اکسیژن نظیر کربوکسیل، هیدورکسیل و اپوکسی می تواند برهم کنش های مناسبی در محیط هایی با ماهیت قطبی داشته باشد. به عنوان مثال گرافن اکسید به خوبی در محیط های آبی به صورت پایدار (پایداری الکترواستاتیک) پخش می شود.در نتیجه گرافن اکسید به عنوان ترکیبی پر کاربرد در تهیه نانو کامپوزیت های گرافنی( به خصوص پلیمر های قطبی و آب دوست) استفاده می شود، اما به دلیل اینکه عموما پلیمر های آلی با محیط های آبی سازگار نبوده و از طرفی نانو کامپوزیت های تقویت شده با گرافن اکسید خواص هدایتی ضعیفی دارند، نیاز به احیا سطح کرافن اکسید و یا اصلاح خواص سطحی لایه های گرافنی جت بهبود کیفیت سطح تماس و بهبود برهمکنش فیلر پلیمر، و همچینین موجب تقویت خواص نانو کامپوزیت های پایه گرافنی می شود.[۳۷,۳۲]  مدول الاستیک گرافن در حدود  TPa1 و استحکام نهایی آن  GPa130 می باشد. تک لایه گرافن مستحکم ترین ترکیب تولید شده تا کنون است  .[۳۳] این خواص مکانیکی عالی در ترکیب با سطح ویژه بالای گرافن (سطح ویژه به صورت نظری m2/g2600 (است.که این نشان می دهد نانو صفحات گرافن   می تواند موجب بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمر ها شود.[۳۴]  از دیگر خواص گرافنمی توان به  مشاهده اثر کوانتومی هال در دمای اتاق ،تحرک الکترونی بسیار بالا و مسیر پویش آزاد الکترونی طولانی، ابر رسانای گرمایی، انعطاف پذیری، جذب برخی از یون های فلزی، و ویژگی کاتالیستی به عنوان ویژگی های قابل توجه گرافن نام برد.

سطح ویژه بالا و نیروی برهمکنش واندروالسی قوی و عدم تمایل به پراکندگی در بیشتر محیط های آلی باعث می شود که لایه های گرافن تمایل زیادی برای چسبیدن مجدد به یکدیگر داشته باشند تا انرژی سطحی خود را کاهش دهند و درنتیجه منجر کلوخگی و توزیع نا مناسب ذرات و و جدایی فازی ماتریس پلیمری و نانو ذرات می شودکه جلوگیری از این عوامل دو اصل مهم در تهیه نانو کامپوزیت ها می باشد .

سنتز گرافن:

به دلیل تاثیر مهم فرآیند سنتز روس خواص و عملکرد تک لایه های کربنی، ابتدا به صورت مختصر به معرفی روش های سنتز گرافن پرداخته و تاثیر آن در خواص نانو کامپیوزت های گرافنی بررسی خواهد شد.

 

 روش پایین به بالا:

در روش پایین به بالا روش های متعددی جهت سنتز گرافن وجود دارد که از جماه آن ها می توان به رویش بر روی سیلیسیم کارباید، کاهش کربن مونوکسید، رسوب شیمیایی فاز بخار و باز شدن نانو لوله ها  و … اشاره کرد.نکته قابل توجه مقدار بازدهی پایین آن می باشد که عمدتا در مطالعات نظری استفاده می شود. اما در نانو کامپوزیت هایی که نیاز به مقادیر بالای وزنی و همچنین کنترل خواص لایه های سطحی لایه های گرافنی می باشد و کاربرد فراوانی ندارد.

روش بالا به پایین:

در این روش سنتز صفحات گرافنی از گرافیت طبیعی بدست می آید.در این روش ها صفحات گرافنی(خام یا عاملدار شده) از طریق ورقه ورقه کردن گرافیت یا مشتقات آن (نظیز گزافیت اکسید یا گرافیت فوراید) حاصل می شود. در حالت کلی، این روش ها جهت سنتز مقادیر جرمی بالای گرافن جهت استفاده در نانو کامپوزیت ها مناسب تر می باشند. در این روش امکان تهیه کردن تهیه تقویت کننده های کربنی دیگر نظیر گرافیت منبسط شده که مهمترین کاربرد آن در تهیه کامپوزیت های پلیمری تقویت شده می باشد، دسته های چندلایه با ضخامت بیشتری نسبت به گرافن(صفحاتی در حدود nm100) می باشند که در اثر فرآیند حرارت دهیگرافیت به همراه اسید و یا ترکیبات آلکالی فلزی تهیه می شوند.نکته مهم در مورد گرافیت منبسط شده این است که با وجود فرآیند حرارت دهی و ترکیب آن با اسید و سپس حرارت دهی این ترکیب ساختار لایه ای مشابه گرافیت دارد ، در واقع در اثر فرآیند حرارت دهی تک لایه های کربنی به صورت کامل از هم جدا نمی شوند و تنها فاصله ما بین آنها به شکل جزئی در مقیاس آنگسترومی افزایش می یابد. که منجر به افزایش سطح ویژه و در نتیجه بهبود خواص نانو کامپوزیت تهیه شده نسبت به گرافیت طبیعی    می شود. نانو صفحات گرافیتی فرم جدیدی از گرافیت منبسط شده با ضخامت  کمتری در حدود( nm10)     می باشند که از سطح ویژه بالایی برخوردار بوده و درنتیجه خواص تقویت کنندگی بهتری نسبت به گرافیت منبسط شده دارند. اصلی ترین روش تهیه این ترکیب از طریق حرارت دهی( انبساط) ترکیب گرافیت فلوئورینه شده و یا تابش امواج فراصوت گرافیت در محیط اسیدی می باشد. مهمترین تفاوت روش تهیه گرافیت منبسط شده و، انبساط ماتریس گرافیتی تنها در نتیجه افزایش ناگهانی فشار بخار ماده فرار ترکیب شده با گرافیت رخ می دهد، در حالی که انبساط گرافیت در تهیه نانو صفحات گرافیتی، به دلیل افزایش ناگهانی فشار بخار ماده فرار و همچنین تشکیل ترکیبات گازی فلوئورو کربنی (عموما CF4) ناشی از واکنش شیمیایی می باشد. با این وجود  در مقایسه با تک لایه های گرافنی، نانو صفحات گرافیتی قابلیت ایجاد سطح تماس و برهمکنش کمتری با ماتریس پلیمری دارند، در نتیجه خواص تقویت کنندگی این دسته به صورت عمومی  ما بین گرافیت منبسط شده و گرافن می باشد.

گرافن را به چهار روش می توان تهیه کرد:

• رسوب دهی شیمیایی بخارو رشد همبافته مانند تجزیه اتیلن در سطوح نیکل است.
• لایه برداری میکرو مکانیکی از سطح گرافیت به عنوان شناخته شده ترین روش است.
• روش سوم رشد هم بافته در سطوح عایق الکتریکی است
• احیاء برپایه حلال است که یک لایه از اتم های کربن متراکم در یک شبکه بلوری لانه زنبوری قرار گرفته است.

منبع : بسپار پلیمر - بسپار فراورش

فرایند سل ژل

سل ژل را می توان متداولترین روش تولید نانو ذرات در فاز مایع دانست . دلیل این موضوع به سهولت روش ، عدم نیاز به تجهیزات ویژه و تنوع محصولات تولیدی بر می گردد به طور کلی ، سل عبارت است از مخلوطی کلوئیدی که ذرات جامد به صورت معلق در مایع قرار گرفته اند و ژل ساختار پیوسته واری از مولکول های بزرگ آلی – فلزی است که حالت الاستیک دارد . معمولا ژل محصول واکنش هیدرولیز سل است .
اولین گام در فرآیند سل ژل تشکیل یک محلول همگن می باشد . ساخت محلول همگن که از حل کردن پیش ساز های مناسب در یک حلال مناسب .
معمولا حلال مورد استفاده ، بخشی از ساختار نهایی ژل را تشکیل می دهد ، بنابراین انتخاب حلال بر روی خصوصیات محصول به ویژه سطح ویژه آن تاثیر می گذارد .

سل ژل

فرآیند آبکافت و شکل دهی ( تشکیل سل ) :
با استفاده از فرآیند تغلیظ یا افزایش ناگهانی PH ، فرآیند آب کافت و تراکم شدن ترکیبات آلوکسی فلزات آغاز می شود .
سرعت آب کافت و تراکم از جمله پارامتر های مهم دیگری است که خواص محصول نهایی را تحت تاثیر قرار می دهد با استفاده از آب کافت آهسته تر و کنترل شده تر ، ذراتی با اندازه کوچک تر تشکیل می شود .
سرعت آب کافت و تراکم به عوامل زیر بستگی دارد :
• الکترونگاتیوی اتم های فلزی
• گرد الکوکسی
• ساختار مولکولی الکوکسید فلزی
ژل شدن :
فرآیند آب کافت آلکوکسید به طور همزمان با فرآیند متراکم شدن همراه است . سرعت تراکم و مکانسیم آن با PH و نوع کاتالیزور تغییر می کند . معمولا سرعت آب کافت در PH های کم ، بالا است و این در حالی است که سرعت تراکم با افزایش PH افزایش می یابد .
واکنش متراکم شدن در PH کمتر از ۱٫۵ متوقف می شود و محصولات با زنجیره ی کوتاه تشکیل می شود . میزان آب در دسترس برای سنتیک فرآیند تراکم ، همانند آب کافت یک پارامتر مهم است .
عمل آوری :
این اصطلاح برای رشد پیوند ها ، بعد از نقطه ژل شدن به کار می رود . تغییرات ساختاری بعد از تشکیل ژل تمام نمی شود و پایداری تکمیلی ماتریس در طول دوره رشد اتفاق می افتد . در واقع در مرحله عمل آوری محیط واکنش این فرصت را پیدا می کند تا زنجیر های واکنش آب کافت را کامل کند . ممکن است این فرآیند بیش از یک هفته طول بکشد .
خشک کردن :
این مرحله به دلیل تغیرات بسیاری که در ساختار ژل رخ می دهد ، بسیار پیچیده است . مواد باقیمانده که به طور فیزیکی جذب ژل شده اند ، در مرحله خشک شدن برداشته می شوند . اما مواد زائدی که به صورت شیمیایی پیوند برقرار کرده اند ، در ساختار ژل باقی می مانند . فرآیند خشک کردن به چهار مرحله مجزا تقسیم می شود :
• مرحله با سرعت ثابت
• نقطه بحرانی
• اولین مرحله کاهش سرعت
• دومین مرحله کاهش سرعت
در هر یک از این مراحل ، ژلی با ویژگی های منحصر به فرد بدست می آید . هنگامی که خشک کردن در شرایط عادی انجام می گیرد ، شبکه ژل در اثر فشار موئینگی جمع می شود ، این محصول هیدروکسیدی به دست آمده زروژل نامیده می شود .
با استفاده از تغیرات متنوع در حلال و شرایط واکنش می توان ژل های مختلف با ویژگی ها و خصوصیات متنوع تهیه کرد . برخی از ژل های بدست آمده عبارتند از :
هیدروژل : ژل ها را عموما در محیط آبی تهیه می کنند اصطلاح به ژلی اطلاق می شود که که حفرات آن توسط آب پرشده اند .

هیدروژل

الکوژل : ژلی که حفرات آن توسط الکل پر شده باشد ژل هایی که از خشک کردن الکوژل بدست می آیند . دارای حفرات بیشتر است و شکستگی کمتری در ساختار در هنگام خشک کردن اتفاق می افتد .
زروژل : به ژل گفته می شود که تمام مایع داخل حفرات ژل خارج شده باشد . به گونه ای که ساختار کمی متراکم و فشرده تر شده باشد و چروکیدگی نسبت به وضعیت هیدروژل در آن مشهود است . در ضمن سطح ویژه آن کاهش یافته است .
آئروژل : در واقع نوعی ژل خشک شده است . بدین ترتیب که محلول داخل ژل خارج شده است به گونه ای که هیچ فشردگی یا تغییری در ساختار ژل ایجاد نشده است . این نوع ژل عموما بدین صورت تهیه می شود که ژل را تا دمای بحرانی حلال حرارت می دهند . بنابراین هیچ تصادفی بین مایع و بخار وجود ندارد و ژل با سطح ویژه بالا با حفظ ساختار در ساختار هیدروژل بدست می آید .
مزایا و معایب فرآیند :
مزیت اصلی فرآیند های حلالی – حرارتی و آبی – حرارتی به امکان جوانه زنی همگن ذرات در محلول بر می گردد که موجب حذف نیاز به مرحله تکلیس و در نتیجه دستیابی به محلولی با اندازه ذرات مشخص و خلوص بالا می شود ، سایر مزایای روش به قرار زیر است :
• تولید پودر های با درصد فاز کریستالی بیشتر
• کاهش میزان خوشه ای شدن ذرات
• توزیع یکنواخت اندازه ذرات
• دستیابی به ذرات با ذراتی با ابعاد ، موفولوژی و شکل مناسب و دلخواه در صورت انتخاب صحیح و دقیق مواد اولیه و کنترل شرایط تولید
• چگالی بالای ذرات
• همگن ترکیب شیمیایی
• و …

سل ژل

با وجود این موارد ، در این فرآیند محدودیت هایی هم وجود دارد :
• با وجود عوامل موثر و متعددی که نیاز به منترل دقیق دارند
• عدم توانایی تولید عناصر خالص فلزی
• طولانی بودن زمان فرآیند
• و …

 

منابع :بسپارپلیمر

مقدماتی بر قالب گیری تزریقی

قالب گیری تزریقی یکی از مهمترین فرآیند های شکل دهی در تولید محصولات پلیمری است . بیش از یک سوم مواد گرمانرم با این روش شکل دهی و فرآیند می شوند . قالب گیری تزریقی فرآیندی ایده آل برای تولید انبوه قطعات با شکل های پیچیده و ابعاد دقیق است .
این فرآیند با بسته شدن قالب شروع می شود و با جلو آمدن پیج ادامه می یابد . تزریق پلیمر به درون محفظه قالب و نگه داشتن فشار برای جلوگیری از جمع شدگی ماده مرحله بعدی جهت تزریق است . در گام بعدی پیچ به عقب بر می گردد تا هنگام بارگیری مواد اولیه ٬ عمل ذوب کردن پلیمر برای تزریق جدید را انجام دهد . درست در همین زمان عمل خنک شدن نیز انجام می شود ٬ در نهایت با باز شدن قالب و بیرون آوردن قطعه تولیدی ٬ چرخه تزریق به اتمام می رسد .
بیشترین زمان چرخه تزریق مربوط به سرد شدن قطعه در داخل محفظه قالب است .
در مرحله پر شدن قالب ٬ فشار تا پر شدن کامل ٬ روند صعودی دارد ٬ سپس در مرحله بعدی با افت اندکی مواجه می شود و تا سرد شدن کامل دروازه قالب ثابت می ماند . با جامد شدن مواد در دروازه قالب ٬ فشار کاهش می یابد و در نهایت با خارج شدن قطعه به صفر می رسد .

قالب گیری تزریقی

دستگاه تزریق از نظر سخت افزاری شامل بخش های زیر است :
• واحد نیروی محرکه
• واحد تزریق
• واحد گیره 
• واحد قالب
• واحد کنترل
واحد نیروی محرکه :
نیروی محرکه اکثر دستگاه های تزریقی از نوع نیروی محرکه هیدرولیکی است . این واحد به طور عمومی از یک موتور AC با سرعت ثابت تشکیل می شود که پمپ های هیدرولیکی را به کار انداخته و این پمپ نیز به نوبه خود یک موتور هیدرولیکی را به راه می اندازد . از مزایای این سامانه می توان کنترل پذیری آسان ٬ تنظیم پیوسته سرعت گشتاور و زمان ٬ قابلیت توقف ناگهانی بدون آسیب دیدگی ٬ شتاب یکنواخت و قابل کنترل و ارزان بودن را نام برد .
واحد تزریق :
واحد تزریق در فرآیند قالب گیری تزریقی بسیار مهم است و کیفیت نهایی قطعه تولیدی ٬ به فرآیند انجام شده در این بخش وابسته است . عملکرد این واحد شبیه به عملکرد دستگاه رانشگر تک پیچی است ٬ به جز اینکه در این فرآیند پیج علاوه بر حرکت چرخشی دارای حرکت رفت و برگشتی برای قرار دادن مواد در قالب نیز است . تفاوت مهم دیگر این بخش با رانشگر تک پیچی ٬ چرخه ای بودن عملکرد آن نسبت به پیوسته بودن عملیات رانشگری است .
واحد گیره :
یکی از اجزای مهم در فرآیند قالب گیری تزریقی واحد گیره است . عملکرد های واحد گیره را می توان به شکل زیر برشمرد :
• تنظیم کردن قالب در حالت های بسته و باز که به وسیله میله های راهنما انجام می شود .
• بسته نگه داشتن قالب هنگام تزریق که با توجه به فشار زیاد تزریق به نیروی زیادی احتیاج است .
• خارج کردن قطعه از قالب که در مقایسه با نگه داشتن قالب ٬ نیروی زیادی را نیاز ندارد .
در فرآیند قالب گیری تزریقی ٬ نیروی گیره همواره باید از فشار تزریق بیشتر باشد تا موجب ایجاد پلیسه در قطعه قالب گیری شده نشود .
سازوکار های عملکرد واحد گیره به سه گروه هیدرولیک ٬ هیدرومکانیک و مکانیکی دسته بندی می شود

گیره دستگاه تزریق

واحد قالب :
قالب از مهمترین اجزای فرآیند قالگیری تزریقی است و شکل نهایی قطعه تولیدی در این واحد به دست می آید .طراحی و ساخت قالب باید به نحوی باشد که محدوده خطایی بسیار کوچک داشته و قابلیت ان برای تولید هزاران یا حتی میلیون ها قطعه تضمین شده باشد . علاوه بر تعیین شکل نهایی قطعه ٬ موارد زیر نیز باید در ساختار قالب در نظر گرفته شود :
• قالب باید به عنوان مبدل گرمایی عمل کند و مذاب پلیمری ورودی از سیلندر را به طور یکنواخت و منظم خنک کند .
• وجود لوازم ویژه برای خارج کردن قطعه اصلی از ملزومات قالب است .
• ساختار قالب باید به نحوی باشد که فشار داخلی مذاب و فشار گیره که تا حد چند هزار تن است تحمل کند .
• در قالب هایی که دارای چند حفره اند ٬ طراحی باید طوری باشد که زمان سرمایش ٬ مسیر طی شده به وسیله مذاب تا هر یک از حفره ها و خطای ابعادی برای آن ها مساوی و برابر باشد .
واحد کنترل :
امروزه برای رسیدن به سرعت زیاد ٬ تکرار پذیری مناسب و کاهش هزینه ها در تولید قطعه در فرآیند قالب گیری تزریقی از ابزار و سامانه ی پیشرفته کنترلی استفاده می شود . این سامانه ها سبب افزایش دقت و کاهش زمان چرخه تزریق می شود . سامانه های کنترل معمولا در موارد زیر بکار می روند :
• کنترل مرحله پر شدن قالب که معمولا با کنترل سرعت تزریق یا سرعت جریان انجام می شود این سامانه کنترلی در تولید قطعات با دیواره ی نازک اهمیت بیشتری دارد .
• برای انتقال از مرحله پر شدن به مرحله فشار نگه دارنده ٬ کنترل فشاری باید جایگزین کنترل سرعتی شود . اگر این انتقال سامانه کنترل با تاخیر انجام شود ٬ فشار حفره قالب به مقدار زیادی افزایش می یابد و ظاهر قطعه پوست پوست و دندانه دار می شود .
• کنترل فشار در مرحله نگه داری فشار که معمولا به شکل چند مرحله ای انجام می شود.
• کنترل باز و بسته شدن که باید با سرعت و دقت مناسب انجام شود .
• کنترل دمای سیلندر و افشانک که معمولا به وسیله کنترل کننده های تناسبی ٬ انتگرالی و تفاضلی انجام می شود .

 

منبع‌:بسپار پلیمر

الیاف ارامید

الیاف ارامید

ارامید عبارت کلی است که به پلی امید های حلقوی یا اروماتیک اطلاق می شود تا از پلی امید های الفاتیک یا خطی تمیز داده شود.پلی امید های حلقوی از مقاومت شیمیایی بیشتر.پایداری حرارتی بهتر.دمای انتقال شیشه ای و نقطه ذوب بالاتری نسبت به پلی امید های خطی برخوردار می باشند.این پلیمر ها حاوی گروه های (-NH) و کربونیل (-CO-) به شکل تکرار شونده زیر (AB یا AABB) می باشند:

-NH-Ar-CO-

-NH-Ar-NH-CO-Ar’-CO

که ممکن است Ar وAr’ واحد های اروماتیک یکسان و مختلفی باشند.واحد های اروماتیک معمولا شامل حلقه های فنیلن و نفتالن و یا هتروسیکلیک می باشند.در الیاف ارامیدی به جهت تکرار زیاد ساختار حلقوی با ارایش پارا, زنجیر پلیمر سفت و میله مانند می باشد.

در حال حاضر مهم ترین الیاف ارامیدی ک به صورت تجاری در دسترس هستند کولار از شرکت دوپونت(Dupont) امریکا, وارلون(Warlon) از شرکت اکزو هلند و…هستند که مهم ترین انها کولار هستند.

خواص الیاف ارامید

-نسبت استحکام و مدول به وزن بسیار عالی

-مقاوت ضربه عالی

-مقاومت در مقابل شکست ناشی از خزش بسیار برجسته

-مقاومت خستگی خوب

-عدم حساسیت به شکاف یا ترک(notch)

-مقاومت بالا در مقابل حلال های الی,مواد سوختی و نرم کننده ها

-مقاومت خوب در مقابل اسید ها و بازها

-خواص خوب اتلاف انرژی ارتعاشی

-خواص دی الکتریک عالی نسبت به شیشه

-خواص خود خاموش کنی با نشر دود کم

-امکان استفاده مداوم تا دمای حدود ۱۸۰درجه سانتیگراد

استحکام کششی الیاف کولار ۱٫۵ برابر استحکام کششی الیاف شیشه است.از کولار برای ساخت جلیقه های ضد گلوله استفاده می کنند.دو نوع از الیاف کولار توسط شرکت دوپونت تحت نام های تجاری کولار ۲۹ و کولار ۴۹ به بازار عرضه گردیده اند.کولار ۲۹ تقریبا مدولی نصف کولار ۴۹ اما ازدیاد طولی دو برابر ان دارد و برای کاربرد هایی مناسب است که مقاومت ضربه بسیار بالایی مورد نیاز باشد.کامپوزیت های کولار ۴۹ در ساخت قطعات هواپیما به عنوان مثال قطعات سقف و دیگر قطعات داخلی هواپیما مورد استفاده قرار می گیرند.این کامپوزیت ها همچنین در ساخت قطعات داخلی هواپیما مورد استفاده قرار می گیرند.این کامپوزیت ها همچنین در ساخت وسایل ورزشی نظیر میله های گلف و راکت تنیس مورد استفاده قرار می گیرند.کاربرد دیگر الیاف کولار ۴۹ در ساخت طناب ها وکابل های با استحکام بالا است.

خواص	کولار۲۹	کولار۴۹
وزن مخصوص	۱٫۴۴	۱٫۴۵
استحکام کششی.MPa	۲۷۶۰	۲۹۴۰
مدول کششی .GPa	۵۸	۱۳۰
ازدیاد طول در پارگی	۴	۲٫۶
قطرالیاف.mμ	۱۲٫۱	۱۱٫۹

kevlar.کولار

الیاف ارامید-Aramid-fiber

منبع:بسپار فرارورش