مهندسی سرامیک و کاربردهای آن

1-1-کاربردهای پزشکی:

سرامیک­ها، این مواد دست‌ساختة بشر، از ابتدای تاریخ تمدن تا به امروز توانسته‌اند مواد بسیار مفیدی را در اختیار انسان­ها قرار دهند. از سفالینه‌های هزاران سال قبل تا راکتورهای هسته‌ای و اخیراً نیز محافظ سفینه‌های فضایی و غیره.

یکی از کاربردهای مواد سرامیکی که در ارتباط نزدیک با زندگی بشر است، شامل بکارگیری قطعات سرامیکی در بدن انسان است. به این دسته از سرامیک­ها "زیست-سرامیک (Bio-ceramic)" گویند. این دسته از سرامیک­ها اهمیت فراوانی در زندگی روزمره یافته­اند. البته استفاده از مواد مختلف بعنوان "ایمپلانت (implant)" به دورة قبل از میلاد مسیح بر می­گردد. اما از اواخر قرن نوزدهم، در اثر پیشرفت و افزایش اطلاعات پزشکی در این مورد کوشش­های جدی انجام گرفت.

اولین مواد مصرفی بعنوان ایمپلانت، ترکیبی از برنج و مس بود که بدلیل خوردگی شدید این مواد در بدن، استفاده آنها با شکست مواجه شده است. از آنجایی که در پزشکی مدرن ضرورت استفاده از مواد مختلف به منظور ترمیم عیوب بدن انسان احساس می‌شد، پلیمریست­ها گسترة وسیعی از این مواد را برای استفاده به جامعه پزشکی معرفی کردند و متالوژرها نیز با استفاده از آلیاژهای جدید و متفاوت، قطعات ارتوپدیک بسیاری برای بدن ساختند. اما حتی این مواد نیز بعلت خوردگی شیمیایی در بدن ایجاد عارضه می­کرد؛ حال آنکه بسیاری از ایمپلانت­ها، مانند اتصال مصنوعی در مفاصل ران، بایستی برای همیشه در بدن انسان باقی می‌ماند. از این رو، پژوهشگران برای دستیابی به موادی با مشخصات بهتر به دنیای سرامیک راه پیدا کردند.

هیچ ماده‌ای که در بدن انسان جایگذاری شود کاملاً خنثی نیست. با این وجود، خوردگی سرامیک­ها بدلیل ماهیت ذاتیشان خیلی کمتر از فلزات است. پیشرفت­های وسیع در علم سرامیک منجر به دستیابی به موادی با خواص شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی متفاوت و متنوع شد که می‌توانند خواص خود را برای مدت زمان طولانی در بدن موجود زنده حفظ کنند. بعضی از این مواد عبارتند از: آلومینا، کربن پیرولیتیک و زجاجی، فسفات­های کلسیم و سدیم و غیره.

خصوصیاتی که یک ایمپلانت دایمی سرامیکی باید داشته باشد بطور خلاصه در زیر آمده است:

1- سازگاری بیولوژیکی: عموماً مواد ایمپلانت باید با بافت­های بدن سازگاری داشته باشند و ایجاد حساسیت و مسمومیت نکنند.

2-عدم خوردگی: در بدن موجود زنده خوردگی بیولوژیکی روی ندهد.

3- کارایی در عملکرد: باید بتواند به نحو مطلوب وظیفه‌ای را که در هر نقطه از بدن بر عهده آن قرار می­دهند بخوبی انجام دهد.

4- قابلیت استریلیزه شدن: قابلیت استریل و ضدعفونی شدن را داشته باشد، بدون اینکه تغییری در ترکیب آن ایجاد کند. یا باعث تغییر خواص فیزیکی و شیمیایی شود.

5-قابلیت دسترسی: قابل دسترس بوده و براحتی تولید شود.

امتیاز سرامیک­ها بعنوان مواد زیستی بدلیل سازگاری آنها با محیط فیزیولوژیکی است و این سازگاری بدلیل وجود یونهایی مشابه با یونهای موجود در آن محیط، مثل کلسیم، پتاسیم، منیزیم و سدیم است.

تحقیقات انجام شده در آزمایشگاه و روی بدن موجود زنده روی مواد زیر متمرکز شده است: کربن، اکسیدآلومینیم، هیدروکسید آپاتیت، فسفات تری­کلسیم، ترکیبات شیشه‌ای و غیره که جالب‌ توجه‌ترین این مواد عبارتنداز: دریچه‌های قلبی مصنوعی، زانوی ارتوپدیک (استخوان و مفاصل)، موادی که برای ترمیم و بازسازی جای دندان در فک بکار می­روند، موادی که به­وسیله آنها از راه پوست می‌توان با داخل بدن ارتباط پیدا کرد، مفصل ران پروستتیک، پیهای مصنوعی و غیره.

تحقیق و مقاله ای کامل پیرامون بتن های اسفنجی.با فرمت ورد به همراه رفرنس های معتبر..مخصوص دانشجویان مهندسی.

کاربرد لیزر در صنعت سرامیک

چکیده
ساخت مواد و قطعات با کار کرد بالا (high performance) یکی از فاکتور های عمده پیشرفت صنایع مدرن بشمار می رود .بررسیهای بعمل آمده نشان می دهد که بدون مواد مهندسی و بدون استفاده از یافته های جدید علم و مهندسی مواد ,امکان حضور در حوزه های علمی و تخصصی و در میادین رقابت جهانی به سختی حاصل و یا امکان پذیر نخواهد بود . در این نوشتار ضمن اشاره به پتانسیل بالقوه بکارگیری اتصال و جوشکاری سرامیکها ,بهره مندی از خواص خوب سرامیکها ,از طریق اتصال با مواد دیگر در صنایع مطرح و روشهای مختلف به بحث گذاشته شده است.
پیشرفتهای آزمایشگاهی جوشکاری و اتصالات سرامیکها قبل از سال 1920شروع شده است.
پس از گذشت هفتاد سال , پیشرفتهائی برای اصلاح و بهبود خواص انجام شده است که این روندکار ونیزتکنیکها و تجهیزات تا بحال ادامه دارد.در دو دهه گذشت, پیشرفت چندان زیادیدر تکنولوژیاتصال سرامیکهاحاصل نشده است.با این حال,روشهای متعددی برای اتصال سرامیک به سرامیکو اتصال سرامیک-فلز بکار میرود که در این نوشتار به برخی از روشهای عمده اشارهشده است هدف از اتصال و جوشکاری سرامیکها بهر مندی از خواص خوب سرامیکها,از طریق اتصالبا مواد دیگر است.بطوریکه خواص منفی آنها کاهش یابد.مسُِِِله مهم در این راستا,تشکیل تنشهای موضعی در محل جوش و اتصال استکه برای مواد ترد مانند سرامیکها ممکن است خطر ناک باشد.در چند سال اخیر,تکنیکها و روشهای جدیدی برای اتصال در سرامیکها بکار گرفته شده است. تمرکز اصلی این مقاله لحیم کاری سخت و معمولی (Brazing and Soldering) می باشد که دو زیر مجمعه کلی آن یعنی روش بریزینگ با فلزات فعال و با فلزات غیر فعال بحث بررسی شده است.


تحولی و رشد

اختراع لیزر به سال 1958 با نشر مقالات علمی در رابطه با میزر اشعه مادون قرمز و نوری بر می‌گردد. نشر مقالات مذکور سبب افزایش تحقیقات علمی توسط دانشمندان در سر تا سر جهان گردید. در بخش ارتباطات نیز کارشناسان توانایی لیزر را که جایگزین ارسال یا مخابره الکتریکی شود، تأیید نمودند. اما اینکه چگونه پالسها را مخابره نمایند، مشکلات زیادی را بوجود آورد. در سال 1960 دانشمندان پالس نور را مخابره نمودند، سپس از لیزر استفاده کردند. لیزر ، نور خیلی زیادی را تولید نمود که بیش از میلیونها بار روشنتر از نور خورشید بود. متأسفانه پرتو لیزر می‌تواند خیلی تحت تأثیر شرایط جوی مثل بارندگی ، مه ، ابرهای کم ارتفاع ، چیزهای موجود در آزمایشهای مربوط به هوا از قبیل پرندگان قرار گیرد.دانشمندان نیز طرحهای جدیدی را جهت حمایت نور از برخورد با موانع را پیشنهاد نمودند. قبل از اینکه لیزر بتواند پسیگنالهای تلفن را ارسال دارد. اختراع مهم دیگر موجبر فیبر نوری بود که شرکتهای مخابراتی برای ارسال صدا ، اطلاعات و تصویر از آن استفاده می‌کنند. امروزه ارتباطات الکترونیکی بر پایه فوتونها استوار می‌باشد. تکنولوژی تسهیم طول موج یا رنگهای مختلف نوری برای ارسال تریلیون بیت فیبر نوری استفاده می‌کند.بعد از اینکه لیزر دی اکسید کربن در سال 1964 اختراع شد کاربرد لیزر در زمینه‌های پزشکی خیلی توسعه یافت و برای جراحان این امکان را فراهم نمود تا بجای استفاده از چاقوهای جراحی از فوتون استفاده نمایند. امروزه لیزر می‌تواند وارد بدن گردد، اعمال جراحی را انجام دهد، در صنایع و در کارهای ساختمانی ، در وسایل نظامی و غیره کاربردهای فراوان آنرا می‌توان مشاهده نمود.