لاستیک سیلیکونی و افزایش خواص ماتریس آن برای استفاده به عنوان ایمپلنت پزشکی

مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت):

چکیده

استفاده از لاستیک سیلیکونی به عنوان ایمپلنت به دلیل خواص ضعیف آن محدود است. در این پژوهش، تاثیر تقویت‌کننده‌های مختلف مانند نانوذرات TiO₂ یا SiO₂، ریز تقویت‌کننده‌های الیاف کربن یا پلی‌پروپیلن بر خواص مکانیکی، حرارتی و ویسکوالاستیک کامپوزیت‌های لاستیک سیلیکونی با ماتریس RTV-4125 مورد بررسی قرار گرفت. کامپوزیت‌ها از طریق آزمایش‌های متعددی از جمله آزمون‌های کششی، فشرده‌سازی، FTIR، TGA، DMTA و جذب آب مورد ارزیابی قرار گرفتند. مشخص شد که با افزودن تقویت‌کننده‌ها، استحکام کششی و تنش فشاری کامپوزیت‌ها افزایش می‌یابد، به طوری که بیشترین تأثیر بر استحکام کششی برای SiO₂ و قابل‌ توجه‌ترین اثر روی تنش فشاری در کرنش 0.5 برای الیاف پلی‌پروپیلن مشاهده شد. علاوه‌بر این، جذب آب ماتریس با افزودن تقویت‌کننده‌ها افزایش یافت که بیشترین افزایش برای نانوذرات تیتانیا مشاهده شد. تجزیه و تحلیل TGA نشان داد که همه کامپوزیت‌ها پایداری حرارتی بالاتری نسبت به ماتریس ساده داشتند، با بالاترین دمای تخریب برای کامپوزیت حاوی الیاف کربن SR-C و بالاترین نرخ تخریب برای SR-TiO₂ مشاهده شد. علاوه‌بر این، تجزیه و تحلیل DMTA نشان داد که نانوذرات TiO₂ به‌طور قابل توجهی دمای انتقال شیشه‌ای ماتریس را کاهش می‌دهند (28.5%)، در حالی که سایر تقویت‌کننده‌ها تأثیر ناچیزی بر این دما داشتند. معرفی تقویت‌کننده‌ها تأثیر مثبتی بر خواص مکانیکی، حرارتی و ویسکوالاستیک کامپوزیت‌های لاستیک سیلیکونی داشت و یافته‌های این پژوهش می‌تواند به توسعه این کامپوزیت‌های جدید و بهبود یافته برای کاربردهای ایمپلنت کمک نماید.

نتیجه‌گیری

این پژوهش با هدف بررسی اثرات استفاده از تقویت‌کننده‌های مختلف بر خواص لاستیک سیلیکونی انجام شد. خواص مکانیکی آن، مانند استحکام فشاری و کششی، ازدیاد طول و چقرمگی، با افزودن تقویت‌کننده‌ها افزایش یافت. پس از یک هفته، جذب آب نمونه‌ها به حالت پایدار رسید. قابل ذکر است که لاستیک سیلیکونی با نانوذرات اکسید تیتانیوم جذب آب بالاتری نسبت به سایر تقویت‌کننده‌ها نشان داد. علاوه‌بر این، خواص حرارتی آن به‌طور قابل توجهی بهبود یافت. تجزیه و تحلیل حرارتی مکانیکی دینامیکی (DMTA)  نشان داد که لاستیک سیلیکونی و سایر نمونه‌ها در معرض دمای بالای -50  بدون تغییر باقی می‌مانند. ادغام تقویت‌کننده‌ها همچنین پایداری حرارتی آن را بهبود بخشید. با توجه به بهبود خواص مکانیکی و چقرمگی، کاهش جذب آب و عدم تغییر قابل توجه در در این نوع لاستیک و سایر نمونه‌ها در دماهای بالای -50 ، می‌توان نتیجه گرفت که الیاف کربن، الیاف پلی‌پروپیلن و نانوذرات SiO₂ برای ساخت دیسک‌های بین مهره‌ای گردن مناسب هستند. با این حال، استفاده از نانوذرات TiO₂ برای دیسک‌های بین مهره‌ای گردن به دلیل پتانسیل افزایش جذب آب لاستیک سیلیکونی توصیه نمی‌شود.

دانلود فایل: افزایش خواص حرارتی، ویسکوالاستیک و مکانیکی ماتریس لاستیک سیلیکونی از طریق تقویت‌کننده‌ها برای استفاده به عنوان ایمپلنت پزشکی

Reference

Hatami Dehnou, K., & Hadianfard, M. J. (2024). Enhancing Thermal, Viscoelastic, and Mechanical Properties of Silicone Rubber Matrix through Reinforcements for Use as a Medical Implant. Recent Progress in Materials, 6(2), 1-30.

DOI: 10.21926/rpm.2402011

ترجمه و ویرایش: جواد برزوئی