کوی دانش - kooy

گرافن سه بعدی با کاربردهای زیستی

گرافن سه بعدی با کاربردهای زیستی
14 شهریور
11:15 1395
تصور کنید که ایمپلنتهای استخوانی آینده از ذرات ریزی از گرافن که با هم جوش خورده اند و به ماده ای جامد تبدیل شده اند، ساخته شوند! این مهم بر اساس مطالعه ای که توسط دانشمندان دانشگاه رایس انجام گرفته امکانپذیر است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

پالیکل آجایان، دانشمند علوم مواد در آزمایشگاه رایس و همکارانش در تگزاس، برزیل و هند از «اِسپارک پلاسما زینترینگ» برای جوش دادن قطعات اکسید گرافن و تبدیل آن به مواد جامد متخلخل استفاده کردند. در حال حاضر از تیتانیوم بعنوان یک جایگزین استاندارد برای ترمیم ضایعات استخوانی استفاده می شود در حالیکه ماده تولید شده در آزمایشگاه رایس به لحاظ خواص مکانیکی، بصورتی بسیار مطلوب قابل مقایسه با تیتانیوم است.

این موضوع در  Advanced Materials منتشر شده است.

محققان معتقدند که توسط این تکنیک می توان با استفاده از قالبهای گرافن، در چند دقیقه، مجموعه بسیار متنوعی با اشکال مختلف تولید کرد که از ساختِ همان اشکال با فلز بسیار ساده تر خواهد بود.

 چاندرا سِخار تیواری، دستیار نویسنده مطالعه (دیبیندو چاکراوارتی از مرکز پیشرفته تحقیقاتی بین المللی پودرهای فلزی و مواد جدید در حیدرآباد هند) می گوید: «بدلیل زیست سازگاری گرافن به این موضوع فکر کردیم که از آن بعنوان ایمپلنت استخوان استفاده کنیم. در این مسیر چهار موضوع مهم وجود داشت: خواص مکانیکی، چگالی، تخلخل و قابلیتهای زیست پذیری.»

تیواری می گوید: «استفاده از اِسپارک پلاسما زینترینگ در صنعت برای ساخت قطعات مجتمع رایج می باشد و بیشتر در ساخت سرامیکها کاربرد دارد. این تکنیک از یک جریان پالسِ قوی برای جوش دادن قطعات کوچک به همدیگر استفاده می کند. در این روش شما تنها به یک ولتاژ بالا نیاز دارید و هیچ نیازی به فشار زیاد ویا حرارت بالا ندارید. موادی که در این روش تولید شد، دارای نزدیک به 50 درصد تخلخل، با داشتن تنها نیمی از چگالیِ گرافیت و یک چهارم چگالی تیتانیوم بود. با اینحال توانست مقاومت فشاریِ 40 مگاپاسکال را داشته باشد که کاملاً برای استفاده بعنوان ایمپلنت استخوانی مناسب است.»

محققان، کنترلِ چگالی ماده را با تغییر ولتاژ انجام دادند که باعث بوجود آمدن یک حرارت بسیار متمرکز و جوش در مقیاس نانو می شد. این آزمایشات در دمای اتاق انجام شد و محققان موفق شدند مواد گرافنی با چگالی های مختلف را صرفاً با افزایش حرارتِ زینترینگ از 200 به 400 درجه سانتیگراد تولید کنند با اینحال مشخص شد که نمونه های تولید شده در دمای 300 درجه بهترین کیفیت را دارند.  تیواری می گوید: «این موضوع که مواد در سطوح دو بعدی برای اتصال، سطح مقطع زیادی در اختیار شما قرار می دهند بسیار جالب توجه است.»

با کمک کالج هایسیترون در مینه سوتا، محققان ظرفیت تحملِ فشارِ لایه های نازک گرافن را (در انواع دو لایه تا پنج لایه گرافن) اندازه گیری نمودند. اینکار توسط فشار مستقیم بر روی لایه ها با یک picoindenter که به یک میکروسکوپِ الکترونیِ در حال اسکن متصل شده بود انجام گرفت و نشان داد که این لایه ها می توانند فشاری تا 70 میکرونیوتون را تحمل کنند. دانشمندان دانشگاه تگزاس (مرکز سرطان) با موفقیت توانستند زیست پذیر بودنِ این مواد را نشان دهند. مورد جالبتر آن بود که محققان کشف کردند "فرآیند سینترینگ باعث کاهش تعداد قطعات اکسید گرافن و تبدیل آنها به گرافنهای دولایه خالص می شود که پایداری و قدرت آن به نسبت گرافنهای تک لایه یا اکسید گرافن بیشتر است."

آجایان می گوید: «این موضوع نشان می دهد که استفاده از مواد غیرمتعارف در فناوری های مرسوم امکانپذیر است. تزریقاتِ مهندسی شده و اتصالات قوی بین قطعات ساختمانیِ گرافن، بزرگترین چالش ما در رسیدن به هدف بود. اما در این مورد "اِسپارک پلاسما زینترینگ" در اتصال لایه های گرافن و تبدیل آنها به یک جسم سه بعدی بسیار محکم به ما کمک کرد.» 

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

محمد نبی زاده

محمد نبی زاده

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


کشف راهی برای حذف مقاومت در برابر آنتی بیوتیک در باکتری ها

کشف راهی برای حذف مقاومت در برابر آنتی بیوتیک در باکتری ها

در حال حاضر، باکتریِ مقاوم در برابر آنتی بیوتیک (MRSA) در طول سال باعث مرگ هفتصد هزار نفر می شود. دانشمندان نگران این موضوع هستند که این آمار در سال 2050 به رقم هولناک ده میلیون نفر در سال برسد. در این بین دانشجویی 25 ساله از دانشگاه ملبورن بنام خانم «شو لام» باور دارد که راه حل را یافته است. او توانست راهی را کشف کند که مقاومت در برابر آنتی بیوتیک ها در باکتری ها را از بین ببرد و اینکار را بدون استفاده از آنتی بیوتیک ها انجام داده است. وی با موفقیت کامل یک مشکل بزرگ در تست های آزمایشگاهی را با استفاده از یک «پلیمرِ ستاره ای شکل» که باعث شکاف در سلولها می شود، برطرف کرده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
خطر رژیمهای غذایی ناسالم در طول بارداری بر جنین

خطر رژیمهای غذایی ناسالم در طول بارداری بر جنین

تحقیق جدیدی که مسئولیت آنرا دانشمندان کینگ کالج لندن و دانشگاه بریستول برعهده داشتند مشخص کرد که رژیمهای پرچرب و پرقند در طول بارداری با بروز علائم اختلال کم توجهی (ADHD) در کودکان مرتبط است. این مطالعه در ژورنال Child Psychology and Psychiatry منتشر گردیده و اولین مطالعه در نوع خود است که بیان می کند مشکلات رفتاری کودک و همچنین اختلال کم توجهی و بیش فعالی بخاطر تاثیر مستقیم رژیم غذایی ناسالم مادر مخصوصاً در زمان بارداری است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
ساخت رگهای خونی جدید با یک ژل تزریقی

ساخت رگهای خونی جدید با یک ژل تزریقی

محققان موفق شدند طی یک درمانِ آزمایشی در موشهای مبتلا به دیابت، رگهای جدیدی را تولید کنند. این درمان در نهایت می تواند به افرادی که به بیماریهای عروقی مبتلا هستند، امیدهای تازه ای بدهد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
صبحانه، نهار وشام در یک بطری!

صبحانه، نهار وشام در یک بطری!

سویلنت 2 هم صبحانه است، هم نهار و هم شام، آنهم بصورت یک نوشیدنی. «سویلنت کافی اِست» برای تامین کافئین و داشتن طعم شکلات، در خودش کمی قهوه دارد. 20 درصد از آنرا ماکروناترینت تشکیل شده تا مواد مغذی روزانه شما را تامین کند. همچنین با اضافه کردن روغنهای موجود در برگه هلو، عصاره های سویا و آمینو اسیدهای موجود در چای سبز در نهایت معجونی برای صبحانه شما آماده می کند که با انرژی فوق العاده صبح خود را آغاز کنید.

مطالعه متن کامل
راهی خوشمزه برای آموزش سلامتی و امنیت

راهی خوشمزه برای آموزش سلامتی و امنیت

یک تحقیق جدید نشان می دهد که استفاده از شکلات در یک آزمون تجربی باعث افزایش درک دانش آموزان از آموزشهای ایمنیِ آزمایشگاهی می شود! این روش بسیار بهتر از روشهای قبلی برای کمک به دانش آموزان در درک اهمیت سلامتی و ایمنی عمل می کند. دانش آموزان از سرفصلهای آموزشِ ایمنی و بهداشت در محیط آموزشگاه بدلیل «خشک بودن» ویا محض بودن فراری هستند مخصوصاً در سال اول آموزش ولی محققان امیدوارند که با این روش جدید تحولی اساسی در آموزشهای بهداشت و ایمنی اتفاق بیافتد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
پژوهشگران راه های بهتری برای سرمایه گذاری در اهداف توسعه پایدار یافته اند.

پژوهشگران راه های بهتری برای سرمایه گذاری در اهداف توسعه پایدار یافته اند.

چه اطلاعاتی برای تصمیم گیری های توسعه مناسب ترند؟ کدام دسته از برهم کُنش ها ظرفیت یک ملت را برای رسیدن به اهداف جدید توسعه پایدار بیشینه می کند و این پیشرفت ها چگونه قابل سنجش اند؟

مطالعه متن کامل
سطح جهانی آب های اقیانوسی در مقایسه با اندک گرم شدگی جهانی، شش متر افزایش یافته است.

سطح جهانی آب های اقیانوسی در مقایسه با اندک گرم شدگی جهانی، شش متر افزایش یافته است.

بازنگری پژوهش های سه دهه گذشته از بررسی تأثیرات ذوب یخ های قطبی نشان می دهد، سطح جهانی آب های اقیانوسی حدود شش متر (20 فوت) حداقل از سه میلیون سال اخیر، افزایش یافته است. واقعیت تأمل برانگیز در این است که افزایش جهانی دما و گرم شدگی زمین، فقط 1 تا 2 درجه سانتی گراد بوده است.

مطالعه متن کامل
10 مشکل آزار دهنده در ساعت‌های هوشمند اندرویدی و نحوه غلبه بر آن‌ها

10 مشکل آزار دهنده در ساعت‌های هوشمند اندرویدی و نحوه غلبه بر آن‌ها

بعد از شروعی دلپذیر، دستگاه‌های پوشیدنی اندرویدی ثابت قدم شده‌اند. ساعت‌های هوشمند با هر موج جدیدی بهبود می یابند و گوگل هم ویژگی‌های جدیدی به نرم افزار خود اضافه کرده است. با این حال، ممکن است این مسیر هموار شود ولی به این زودی اینگونه نخواهد شد. اگر با دستگاه پوشیدنی اندرویدی خود به مشکل بر خورده‌اید، پس بدانید که تنها نیستید. ما لیستی از مشکلات متداول و نحوه حل این مشکلات به همراه توصیه‌هایی را برای شما آماده کرده‌ایم.

مطالعه متن کامل
این ایستگاه کاری به شما اجازه می‌دهد در حالیکه دراز کشیده‌اید کار کنید!

این ایستگاه کاری به شما اجازه می‌دهد در حالیکه دراز کشیده‌اید کار کنید!

سالهاست گفته می‌شود که نشستن طولانی‌مدت پشتِ میز، آسیب‌زا است و درد زیادی به بدن وارد می‌کند. در حال حاضر محبوبیتِ ایستادن پشتِ میز کار رو به افزایش است حتی با اینکه بعد از مدتی به مفاصل آسیب می‌زند. به نظر می‌رسد راه حلِ ایده‌آل، ترکیبی از این دو حالت باشد که در طول روز بدن را فعال و در حرکت نگه دارد.

مطالعه متن کامل
سیمان و مبارزه با "تغییرات اقلیمی"

سیمان و مبارزه با "تغییرات اقلیمی"

صنعت سیمان سازی، یکی ازمهم ترین منابع انتشار جهانی کربن است که حدود پنج درصد از کل میزان انتشار کربن را در بر می گیرد. پژوهشگران دانشگاه علم و فناوری نروژ، در حال تبیین فناوری هایی هستند که بتواند این میزان انتشار را کاهش دهند.

مطالعه متن کامل