مدل‎سازي و بررسي تجربي ويسكوالاستيسيته ‏ پلي‎ لاكتيدها

Modeling and experimental investigation of viscoelasticity of polylactides

پلي ‎لاكتيد (PLA) يك پلي ‎استر آليفاتيك، ترموپلاستيك و زيست‎ تخريب ‎پذير است كه از پليمريزاسيون مونومرهاي اسيد لاكتيك تهيه مي‎شود. پلي‎ لاكتيدها، چندين دهه است كه شناخته شده ‎اند و در سال‎ هاي اخير، اهميت تجاري قابل توجهي پيدا كرده ‎اند. پيشرفت ‏هايي كه در زمينه بررسي و مدل‎سازي اين مواد صورت گرفته، باعث شده است كه خواص رئولوژيكي اين مواد به خوبي شناخته شده و با مدل ‏هاي رياضي مناسب ارائه گردند. مدل‎سازي ويسكوالاستيسيته ‎ي پلي‎ لاكتيدها با توجه به كاربرد ويژه اين مواد در علم پزشكي از اهميت خاصي برخوردار است. در اين مطالعه، كارايي مدل FEN جهت بررسي رفتار تنش- كرنش پلي‎ لاكتيدها بررسي مي‎شود. در اين مدل، براي شبيه ‏سازي رفتار تنش- كرنش پلي ‎لاكتيدها از روش اجزا محدود استفاده مي‏شود. همچنين يكي از كارايي ‏هاي اين مدل توانايي آن در توصيف رفتار مكانيكي پلي ‎لاكتيدها با دقت بالا مي ‎باشد. مدل ارائه شده همچنين توانايي توصيف رفتار پلي ‎لاكتيدها را تحت تنش‎ هاي مختلف براي هندسه‎ هاي پيچيده دارا مي ‎باشد. با اين حال، توصيف جامع خصوصيات ويسكوالاستيك PLA ها هنوز با مدل‎هاي موجود ميسر نيست. آزمايش ‎هاي صورت گرفته در زمينه ‎ي بررسي رفتار ويسكوالاستيك پلي ‎لاكتيدها نشان داده است كه ويسكوالاستيسيته‎ ي اين مواد با افزودن ذرات نانو تغيير قابل ‎توجهي نمي‌كند، اما محيط انجام آزمايش به طور قابل‌توجهي بر اين ويژگي‌ تأثير مي‌گذارد. از اين نتايج مي‏توان براي درك بهتر رفتار پلي ‎لاكتيدها در محيط فيزيولوژيكي استفاده كرد. مورد ديگري كه در بررسي ‏هاي تجربي مورد بحث قرار گرفته، اثر غلظت هيدروكسي‎ آپاتيت بر روي پلي‎ لاكتيدها براي بررسي وابستگي ويسكوالاستيك آن‎ها به فركانس بار و خزش است. با آزمايش و مدل‎سازي ويسكوالاستيسيته، هرگونه تغيير در رفتار مكانيكي پلي‎ لاكتيدها را مي‏توان بهتر درك كرد. در برخي از مطالعات تأثير نرخ كرنش بر سفتي پلي‎ لاكتيدها در يك آزمايش فشرده‌سازي بررسي شده است كه اطلاعاتي در مورد ميرايي انرژي يا رفتارهاي وابسته به زمان ارائه مي‎دهد. مطالعه ‎ي ويسكوالاستيسيته در دماي 37 درجه سانتي‎گراد نيز معمولاً به اندازه ‎گيري و بررسي رفتار ميرايي پليمر در يك فركانس خاص (معمولاً يك هرتز) و در شرايط خشك محدود مي‎شود. در زمينه بررسي بافت پلي‎ لاكتيدها نيز مطالعاتي انجام شده است.

Polylactide (PLA) is an aliphatic, thermoplastic and biodegradable polyester. which is prepared from the polymerization of lactic acid monomers. Polylactides have been known for decades and have gained significant commercial importance in recent years. The progress made in the field of investigation and modeling of these materials has made the rheological properties of these materials well known and presented with appropriate mathematical models. Modeling the viscoelasticity of polylactides is of special importance due to the special application of these materials in medical science. In this study, the efficiency of the FEN model to investigate the stress-strain behavior of polylactides is investigated. In this model, the finite element method is used to simulate the stress-strain behavior of polylactides. Also, one of the efficiency of this model is its ability to describe the mechanical behavior of polylactides with high accuracy. The presented model also has the ability to describe the behavior of polylactides under different stresses for complex geometries. However, the comprehensive description of PLA viscoelastic properties is still not possible with existing models. The experiments conducted in the field of investigating the viscoelastic behavior of polylactides have shown that the viscoelasticity of these materials does not change significantly with the addition of nanoparticles, but the environment of the experiment significantly affects this characteristic. . These results can be used to better understand the behavior of polylactides in the physiological environment. Another thing discussed in experimental studies is the effect of hydroxyapatite concentration on polylactides to investigate the dependence of their viscoelasticity on load and creep frequency. By testing and modeling viscoelasticity, any changes in the mechanical behavior of polylactides can be better understood. In some studies, the effect of strain rate on the stiffness of polylactides has been investigated in a compression test which provides information about energy damping or time-dependent behaviors. The study of viscoelasticity at a temperature of 37°C is also usually limited to measuring and investigating the damping behavior of the polymer at a certain frequency (usually one Hz) and in dry conditions. Studies have also been conducted in the field of investigating the texture of polylactides.