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
دستکش هوشمند گلدفینگر (Goldfinger) قدرت خود را از حرکات انگشتانش می گیرد

دستکش هوشمند گلدفینگر (Goldfinger) قدرت خود را از حرکات انگشتانش می گیرد

در گلدفینگر از اجزای ترکیبی داخل پارچه ی دستکش به منظور ایجاد یک حس راحت تر و حس واقعی تر استفاده شده است. دستکش های هوشمند که نوعی رابط انسانی-ماشینی به شمار می آیند بالقوه می توانند در خروج از عصر موس و جوی استیک موثر واقع شود، اما چالش اصلی در ساخت این دستکش ها آنست که طبیعی، حسی و مفید به فایده باشند.

مطالعه متن کامل
راهبردی نوین برای پیشگیری از پیشرفت سرطان‌های التهابی

راهبردی نوین برای پیشگیری از پیشرفت سرطان‌های التهابی

رویکرد جدید به جای مهار تظاهر ژنی ملکول، با هدف قرار دادن عملکرد آسیب‌ شناختی خاص در ملکول "مقصر (culprit)" تولید دارو‌های سرطانی با عوارض جانبی کمتر را تسهیل می کند.

مطالعه متن کامل
یک ابزار گرافینی، نور فوق سریع را به انرژی تبدیل می کند.

یک ابزار گرافینی، نور فوق سریع را به انرژی تبدیل می کند.

تبدیل نور به انرژی یکی از پایه های اصلی دانش الکترونیک مدرن امروزی است. این فرآیند مهم در بسیاری از حوزه ها همانند سلول های خورشیدی، دستگاه کنترل از راه دور تلویزیون، ارتباطات لیزری و تلسکوپ های نجومی کاربرد دارد. این دستگاه ها (مخصوصا تجهیزات علمی) به عملکرد موثر این تکنولوژی وابستگی زیادی دارند و برایشان مهم است که بالاترین نرخ تبدیل نور به انرژی را داشته باشند. در این شرایط، محققان موسسه علوم فوتونی ICFO در بارسلونا ادعا می کنند که یک حسگر نوری مبتنی بر گرافین ساختند که نور را در زمان کمتر از 50 کادریلیون به الکتریسیته تبدیل می کند.

مطالعه متن کامل
ال‌جی، فناوری In-Cell را برای داشتن صفحه‌‌ نمایش‌های لمسی و نازک‌تر در لپ‌تاپ ارتقاء داد.

ال‌جی، فناوری In-Cell را برای داشتن صفحه‌‌ نمایش‌های لمسی و نازک‌تر در لپ‌تاپ ارتقاء داد.

همزمان با عرضه‌ی ویندوز 8 و رابطِ نه چندان دلچسبِ آن در صفحه‌ی شروع، شاهدِ ورود لپ‌تاپ‌هایی با صفحه‌های لمسی و تبدیل‌پذیر نیز بودیم. لمسی بودن با اینکه ویژگی‌ِ جالبی است اما باعثِ ضخیم‌تر شدنِ صفحه نمایش‌ها نیز می‌شود زیرا صفحه نمایش لمسی در پنل خود به لایه‌ی لمسی نیاز دارد. با این وجود، ال‌جی با ارتقاء فناوریِ صفحه نمایش لمسی‌ای که در گوشی‌های هوشمند استفاده می‌شود تلاش کرد این مشکل را برطرف کند.

مطالعه متن کامل
ربات لاک‌پشت دریایی، باتری‌هایش را خودش شارژ می‌کند.

ربات لاک‌پشت دریایی، باتری‌هایش را خودش شارژ می‌کند.

شاید لاک‌ پشت‌های دریایی هنگام حرکت روی زمین سرعت کمی داشته و آهسته باشند، اما وقتی داخل آب می‌شوند، بسیار سریع و دارای قدرت مانور بالایی هستند. ویژگی‌هایی که در ربات‌های زیرآبی هم مورد توجه است. افزون براین، می‌توان قسمت پوسته صاف این نوع ربات لاک‌ پشتی را پر از باتری‌ها و اجزای الکترونیکی کرد. اکنون دانشگاه ملی سنگاپور نیز با ارائه رباتی که می‌تواند به هنگام حضور در دریا باتریهایش را شارژ کند، ورود خود را به این عرصه اعلام داشته است.

مطالعه متن کامل