ساخت و بررسي خواص مكانيكي نانو كامپوزيت گلاس‌آينومر - نانو لوله‌ي ‌كربني - بغداديت

Preparation and Investigation of Mechanical Properties of Glass Ionomer Cement/Carbon Nanotube/Baghdadite Nanocomposite Abstract

مقدمه: با توجه به اهميت سيمان‌هاي گلاس‌آينومر در دندان‌پزشكي و خواص مكانيكي ضعيف آنها، هدف از اجراي اين پژوهش، ارتقاي خواص مكانيكي سيمان گلاس‌آينومر، به وسيله‌ي ساخت نانوكامپوزيت گلاس‌آينومر- نانو لوله‌ي كربني- بغداديت با استفاده از افزودني‌هاي نانو لوله‌ي كربني و نانو ذرات بغداديت بود. مواد و روش‌ها: در اين تحقيق تجربي - آزمايشگاهي، براي تهيه‌ي كامپوزيت گلاس‌آينومر- نانو لوله‌ي كربني - بغداديت، نانو لوله‌ي كربني با درصد وزني 0/5 و نانو ذرات بغداديت در مقادير يك، سه و پنج درصد وزني به جزء سيماني گلاس‌آينومر تجاري (Fuji ІІ GC) افزوده شدند. سپس نمونه‌ها توسط آزمون‌هاي استحكام فشاري، استحكام خمشي به روش سه نقطه‌اي و استحكام كششي قطري مورد بررسي قرار گرفتند. همچنين سطح شكست نمونه‌ها پس از آزمون استحكام فشاري، توسط ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM (Scanning electron microscopy بررسي شد. تحليل آماري با استفاده از تحليل واريانس يك‌سويه ANOVA انجام شد و تفاوت‌ها بين مقادير نتايج، در صورتي كه (p value < 0/05) بود، معني‌دار در نظر گرفته شد (n = 3). يافته‌ها: بر اساس نتايج حاصل از آزمون‌هاي مكانيكي، كامپوزيت حاوي 0/5 درصد وزني نانولوله‌ي كربني و يك درصد وزني بغداديت، داراي بيشترين استحكام فشاري، خمشي و كششي بود. همچنين تصاوير SEM كاهش حفرات در ساختار كامپوزيت و به دنبال آن، كاهش تمركز تنش و انتشار ترك را تأييد نمود كه اين امر استحكام مكانيكي بالاتر ماده را فراهم مي‌سازد. نتيجه‌گيري: بنابر نتايج به دست آمده، مناسب‌ترين نمونه براي كاربرد در مصارف دندان‌پزشكي و ارتوپدي تحت بار، سيمان گلاس با 0/5 درصد وزني نانو لوله‌ي كربني و يك درصد وزني نانو ذرات بغداديت مي‌باشد.

Introduction: Considering the importance of glass-ionomer cements (GICs) in dentistry and their poor mechanical properties, the aim of this study was to improve their mechanical properties by manufacturing a glass-ionomer‒carbon nanotube‒baghdadite nanocomposite by adding carbon nanotubes and baghdadite nanoparticles. Materials & Methods: In the present experimental study, carbon nanotubes with 0.5 wt% and baghdadite nanoparticles in 1, 3 and 5 wt% were added to the cement component of a commercial glass-ionomer cement (Fuji ІІ GC) for preparing glass-ionomer‒carbon nanotube‒baghdadite nanocomposite. Then the mechanical properties of the samples were evaluated by the cold compressive strength (CCS), three-point flexural strength (FS) and diametral tensile strength (DTS) tests. In addition, the fractured sample surfaces were evaluated after the compressive strength test under a scanning electron microscope. Data were analyzed with one-way ANOVA at a significance level of p value < 0.05. A total of three samples were evaluated (n = 3). Results: Based on the results of mechanical tests, the composite containing 0.5 wt% of carbon nanotubes and 1 wt% of baghdadite nanoparticles exhibited the highest compressive strength, diametral tensile strength and flexural strength. In addition, SEM micrographs indicated a decrease in pores in the composite structure and a decrease in stress concentration and propagation of cracks, resulting in an increase in the mechanical strength of samples. Conclusion: According to the results, the most appropriate sample for dental and orthopedic applications in load-bearing areas is glass-ionomer cement containing 0.5 wt% carbon nanotubes and 1 wt% baghdadite.