جستجو در تالارهای گفتگو

مقدمه: بیوسرامیک ها، سرامیک هایی هستند که برای ترمیم و بازسازی بخش های بدن انسان استفاده می شوند.کاربردهای بسیاری برای بیوسرامیک ها وجود دارد که معمولاً مهمترین آنها ساخت امپلنت هایی مانند پروتزهای مفصل ران (hip prostheses) است. (این نوع پروتز ها از جنس آلومیناست). آلومینا یک بیوسرامیک خنثی است زیرا واکنش بسیار کمی با محیط بدن می دهد. مواد بیواکتیو (bioactive Materials) دارای قابلیت پیوند مستقیم با بافت های بدن هستند. مزیت های این مواد عبارتند از: 1)ایجادپایداری اولیه ی مناسب برای امپلنت 2)افزایش طول عمر مفید امپلنت 3)سرامیک های بیواکتیو نسبت به فلزات مرسوم درساخت امپلنت ها و سرامیک های با استحکام بالا (مانند آلومینا و زیرکونیا) ضعیف ترند. به عنوان یک نتیجه بایدگفت که سرامیک های بیواکتیو در اغلب موارد به صورت پوشش استفاده می شود. از این مواد به صورت پوشش بر روی بسته های با استحکام وتافنس بالا استفاده می شود. یکی از سرامیک های بیواکتیو مهم هیدروکسی آپاتیت (HA) است .استخوان طبیعی کامپوزیتی از ذرات HA است که بوسیله ی الیاف آلی کولاژن (Collagen) تقویت شده اند. کامپوزیت های لپی اتیلن تقویت شده با هیدروکسی آپاتیت در جهت ساخت موادی با ویژگی های شبیه به استخوان توسعه یافتند. یکی از مسائلی که در زمینه ی بیو مواد با آن روبرو هستیم آگاهی از نحوه ی بوجود آمدن ویژگی های مکانیکی برتر در استخوان هاست. اگر علاقه مندیادگیری نحوه ی بازسازی استخوان ها هستید، باید در مورد بیولوژی اطلاعات کسب کنید. بیوسرامیک ها چه موادی هستند؟ تعریف کاملی از بیومواد بوسیله ی انستیتوی ملی سلامت آمریکا (NIH) ارائه شده است. طبق این تعریف: یک بیوماده هر ماده ای غیر از دارو ویا ترکیب ازمواد است که منشع طبیعی یا مصنوعی داشته ومی توان از آن درطی یک بازه ی زمانی به عنوان بخشی از سیستم بهبود دهنده، تقویت کننده ویا جایگزین هر بافت، عضو یا بخشی از بدن استفاده کرد. این تعریف درسال 1986 ودر کنفرانس بیومواد که در اتحادیه اروپا برگزار شد ساده شد وبه صورت زیر در آمده: بیو ماده یک ماده ی غیر ماندنی (non-viable) است که در یک وسیله ی پزشکی استفاده می شود. این ماده توانایی میانکش باسیستم بیولوژیک را داراست. یک بیوسرامیک، سرامیکی است که به عنوان یک بیوماده استفاده می شود. بیوسرامیک ها زمینه ای نسبتاً جدید در بیومواد هستند . این زمینه از بیومواد تا قبل از دهه ی 1970 وجود نداشته است. به هر حال، بسیاری از بیو سرامیک ها امروزه، موادی جدید به شمار می آیند. یکی از مهمترین آنها، آلومینا (Alumona) است. بیوسرامیک ها به طور نمونه بر اساس واکنش پذیری شیمیایی دربدن به زیرگروه هایی تقسیم می شوند. این زیر گروه ها درجدول 1 به صورت لیست آورده شده اند. واکنش پذیری نسبی این گروه ها در شکل 1 مقایسه شده است.

می دانید که ........... فلزات هم پیر می شوند! انسانها با گذشت زمان آزموده تر، استوارتر، محکمتر و قویتر شده، بقولی در مقابل مشکلات آبدیده شده و کمتر در برابر آنها تسلیم می شوند. سختی و استحکام فلزات نیز در اثر فرایند پیری افزایش می یابد. بله فلزات هم مانند انسانها پیر می شوند. انسانها با گذشت زمان آزموده تر، استوارتر، محکمتر و قویتر شده، بقولی در مقابل مشکلات آبدیده شده و کمتر در برابر آنها تسلیم می شوند. سختی و استحکام فلزات نیز در اثر فرایند پیری افزایش می یابد. اما در مقابل، بر خلاف انسانها که شاید در اثر پیری از انعطاف پذیری و ملاطفت بیشتری برخوردار شده، در شرایط مختلف سازگاری بیشتری داشته و سعی می کنندخود را با شرایط تطبیق دهند و یا به عبارتی با جبر زمانه بسازند، فلزات پیر شده انعطاف پذیری کمتری دارند! ●منظور از پیری در فلزات چیست؟ دو نوع پیری وجود دارد: ۱) پیری در اثر سریع سرد کردن آلیاژ از درجه حرارتهای بالا (Quench aging)؛ ۲) پیری پس از تغییر شکل یا کار سرد (پیر کرنشی). هر دو نوع پیری سختی را افزایش داده و چقرمگی (toughness)، انعطاف‌پذیری و قابلیت تغییر شکل را کم می کنند. مثلاً ورقهای فولاد که چندین مرحله نورد می شوند، در اثر نگهداری در انبار در فاصله بین مراحل نورد دچار پیری کرنشی شده و شکل‌پذیری آنها به شدت کاهش می یابد. در پیری کرنشی، بعد از اعمال کار مکانیکی و گذشت زمان )چند روز در دمای اتاق یا چند ساعت در دمای پیری مثلاً ۲۰۰ درجه سانتیگراد) به علت نفوذ عناصری چون کربن و نیتروژن در فلز ، نابجاییها (Dislocations) قفل شده و در برابر تغییر شکل مقاومت می کنند و به این ترتیب سختی و استحکام را افزایش داده و از نرمی و چقرمگی کم می کنند، علاوه بر آن حساسیت به سرعت کرنش نیز بیشتر می شود. ● Quench aging نوعی "رسوب سختی" است می دانیم که در اثر افزودن درصد کمی از دیگر عناصر ترکیبی به فلز خالص، آلیاژ آن فلز ایجاد می شود. آلیاژ هر فلز دارای ساختاری است که به آن فاز می گویند. فاز قسمت قابل تشخیص و همگن در ریزساختار ماده است كه دارای یك تركیب شیمیایی و شبكه بلوری خاص و دمای پایداری مخصوص بخود ‌باشد. هر چه درصد عناصر آلیاژی بیشتر باشد، ساختار آلیاژ از ساختار فلز خالص دورتر می شود. در یک دما و فشار ثابت، عنصر آلیاژی تا حد معینی می تواند در آلیاژ حل شود. با حل شدن عنصر آلیاژی در یک حلال یا زمینه ، محلول جامد ایجاد می شود. با سریع سرد کردن محلول از دمای بالا تشکیل رسوبات تعادلی غیر ممکن شده و محلول جامد فوق اشباع ایجاد می شود. در آلیاژهای فلزات مختلف مثل آلیاژهای آهن-کربن، آلیاژهای آلومینیم و مس و ... ، در اثر تجزیه محلول جامد فوق اشباع این آلیاژها فازهایی رسوب می کنند: ابتدا اتمهای اضافی در مناطق معینی (مثل مرز دانه ها) از شبکه بلوری محلول جامد فوق اشباع جمع می شوند؛ سپس یک شبکه بلوری جدید به نام فاز رسوبی شکل می گیرد. با گذشت زمان یا افزایش دما، اتصال شبکه بلوری جدید از شبکه زمینه قطع شده و ذرات فاز جدید تشکیل می شوند. در علم مواد این فرایند "رسوب سختی" نام دارد. "رسوب سختی" یکی از روشهای افزایش سختی و استحکام آلیاژهای آهنی و غیر آهنی است. دقت شود که فرایند رسوب سختی برای فلزات خالص قابل انجام نیست و آلیاژهایی مستعد آن هستند که در حالت جامد حد حلالیت داشته باشند. برای ایجاد رسوب سختی باید فاز ثانویه در دمای بالا قابل حل بوده و با کاهش دما حلالیت آن کم شود. در این شرایط استحکام و سختی آلیاژ زیاد می شود. عامل افزایش سختی و استحکام، تشکیل رسوبات منظم (Coherent) ریز با توزیع یکنواخت و تراکم مناسب در زمینه محلول جامد است. رسوبات منظم با توزیع بسیار ریز و ظریف، حرکت نابجاییها در هنگام تغییر شکل را مشکل می کنند و در نتیجه سختی و استحکام را افزایش می دهند. اگر بعد از تشکیل محلول جامد فوق اشباع فلز حرارت داده نشود و فقط در اثر گذشت زمان طولانی پیر شود، فرایند پیری، پیر سختی طبیعی نام دارد؛ اما اگر بعد از تشکیل محلول جامد فوق اشباع فلز حرارت داده شده و فلز در زمان کمتری پیر شود، پیر سختی مصنوعی اتفاق افتاده است. گاهی بعد از سریع سرد کردن و قبل از حرارت دادن دوباره فلز، کار سرد روی فلز انجام می شود. نکته دیگر آنکه با به هم پیوستن ذرات کوچک فاز جدید و بزرگ شدن ذرات، و تبدیل شدن رسوبات منظم به نامنظم، خواص مکانیکی کاهش می یابد، به این پدیده Over Aging یا پیری اضافی گویند. شیوا اسلامی مجله گسترش صنعت