بررسي خواص نانوكامپوزيت هيبريد پلي وينيل الكل - نانوالياف سلولوز - هيدروكسي آپاتيت

Studying the Properties of Polyvinyl Alcohol/Cellulose Nanofiber/Hydroxyapatite Hybrid Nanocomposite

نانوكامپوزيت ها به دليل داشتن خواص فيزيكي و مكانيكي مطلوب و منحصر به فرد توجه زيادي را در سال هاي اخير به خود جلب كرده اند. امروزه، مطالعات گسترده اي روي ساخت نانوكامپوزيت هاي نوين و كارآمد با استفاده از مواد زيست پايه و زيست تخريب پذير به عنوان فاز ماتريس و تقويت كننده در حال انجام است. كامپوزيت هاي هيدروكسي آپاتيت به دليل زيست سازگاري و زيست فعالي براي استفاده در بدن، به طور گسترده در كاربردهاي پزشكي و به ويژه بازسازي استخوان استفاده مي شوند. بنابراين هدف از اين پژوهش، ساخت نانوكامپوزيت هيبريد پلي وينيل الكل ـ نانوالياف سلولوز ـ هيدروكسي آپاتيت و بررسي خواص آن است. درصد وزني هر يك از اجزاي سازنده در فرمول بندي نهايي و نيز زمان فراصوت دهي به عنوان عوامل متغير اثرگذار بر خواص فيزيكي و مكانيكي بررسي شد. استحكام كششي و مدول كشساني نمونه ها به عنوان خواص مكانيكي و مقاومت به انحلال در آب (درصد كاهش وزن) به عنوان خواص فيزيكي ارزيابي شدند. نتايج نشان مي دهد، با افزايش درصد وزني پلي وينيل الكل و نانوالياف سلولوز و نيز زمان فراصوت دهي، استحكام كششي و مدول كشساني نمونه ها افزايش يافته و در مقابل مقاومت به انحالل در آب (كاهش وزن) كاهش مي يابد. از طرف ديگر، با افزايش مقدار هيدروكسي آپاتيت در فرمول بندي نهايي، مدول كشساني و نيز مقاومت به انحلال در آب افزايش و استحكام كششي كاهش مي يابد. از ريزنگارهاي ميكروسكوپ الكتروني پويشي براي درك جزييات بيشتر از روابط ميان خواص فيزيكي و مكانيكي مشاهده شده و شكل شناسي .ساختاري استفاده شد

Nanocomposite materials have recently attracted much attention because of their desirable and unique physical and mechanical properties. Today, many studies have focused on the preparation of high performance new nanocomposites made of biobased and biodegradable materials as both the matrix and reinforcement phases. Because of biocompatibility, biofunctionality, and biological safety in the body, hydroxyapatite-polyvinyl alcohol composites are vastly used in medical applications, specially in the bone tissue regeneration. The properties of a new generation of nanocomposites consisting of hydroxyapatite nanoparticles and cellulose nanofibers, dispersed in polyvinyl alcohol matrix, were investigated. The percentage by weight of each component in the final formulation and the time of ultrasonication were studied as factors affecting the physical and mechanical properties. Tensile strength, elastic modulus and resistance to water dissolution were evaluated. The results showed that by increasing the percentage by weight of PVA and cellulose nanofibers and ultrasonication time, the tensile strength and elastic modulus increased and the resistance to water dissolution and weight loss decreased. On the other hand, with increasing the amount of hydroxyapatite nanoparticles in the final formulation, the elastic modulus and resistance to water solubility increased, while the tensile strength decreased significantly. Scanning electron microscopy (SEM) micrographs were used to find exact correlations between the observed physical and mechanical properties and the structural morphology.