نانوکامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ اکسید روی برای کاربردهای پزشکی: فرآوری و مشخصه سازی استحکام ضربه و فعالیت آنتی باکتریال

در پژوهش حاضر قابلیت استفاده از کامپوزیت با زمینه پلی اتلین با چگالی بالا (HDPE) در کاربردهای پزشکی تحت بارهای ضربه ای بررسی شده است. با توجه به اهمیت زیست سازگاری کامپوزیت در کاربردهای پزشکی و محیط بدن از نانوذرات اکسید روی (ZnO) به عنوان تقویت کننده استفاده شده است. نانوذرات ZnO بطور عمومی ایمن بوده و دارای خاصیت آنتی باکتریال می باشند. با توجه به اهمیت اثر درصد حجمی ذرات پرکننده در ماتریس بر خواص مکانیکی، از فرآیند شبیه سازی المان محدود دو مقیاسه برای بررسی خواص ضربه کامپوزیت ها استفاده شده است، تا درصد بهینه به دست آید. ذرات ZnO به روش سایش تخلیه الکتریکی سنتز شده و در تولید کامپوزیت های HDPE/ZnO بدون استفاده از سازگار کننده بکار گرفته شده اند. برای بررسی پخش ذرات در کامپوزیت های ساخته شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM) و برای بررسی وجود ذرات در کامپوزیت از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (FTIR) استفاده شده است. همچنین از تست استاندارد شارپی برای تعیین مقاومت ضربه کامپوزیت ها استفاده شد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که کامپوزیت ۱% درصد حجمی بهترین مقاومت ضربه را درمیان نمونه های کامپوزیتی دارد. نتایج تجربی نیز نشان دهنده این است که این کامپوزیت با خطای حدود ۱۱% نسبت به نتایج شبیه سازی بهترین نتیجه را از لحاظ استحکام ضربه و اقتصادی بودن ساخت دارد. همچنین نتایج آزمون آنتی باکتریال نمونه ۱% حجمی عملکرد عالی این کامپوزیت در مقابل سویه های گرم مثبت و منفی را تایید می کند.

کلیدواژه ها:

two-scale simulation ، Charpy impact strength ، ZnO synthesis ، Biocomposite ، شبیه سازی دومقیاسه ، استحکام ضربه شارپی ، سنتز اکسید روی ، بیوکامپوزیت