https://www.jamt.ir/ مواد و فناوری‌های پیشرفته fa daily 1 Fri, 22 May 2026 00:00:00 +0330 Fri, 22 May 2026 00:00:00 +0330 https://www.jamt.ir/article_245412.html آلودگی فلزات سنگین به‌ویژه فلز سرب به ‌دلیل سمیت بالا، قابلیت تجمع در زنجیره‌های غذایی، پایداری شیمیایی و زیست‌تخریب‌ناپذیری به یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی و بهداشتی در سطح جهانی تبدیل شده است. ازاین‌رو، توسعه‌‌ی فناوری‌های کارآمد، اقتصادی و پایدار برای حذف این آلاینده‌های خطرناک از محیط‌های آبی اهمیت ویژه‌ای دارد. در این خصوص، پژوهش حاضر با سنتز و مشخصه‌یابی نوعی چهارچوب فلزی‌ ـ آلی زیرکونیومی (UiO-66) به‌عنوان جاذب با روش جذب سطحی به حذف کاتیون‌های فلزی دوظرفیتی سرب (Pb2+) از محلول آبی متمرکز شده است. همچنین، رفتار و سازوکار فرایند جذب ازطریق مدل‌های سینتیکی مختلف تحلیل شد. نتایج این پژوهش نشان داد که جاذب UiO-66 دارای ظرفیت جذب مناسبی معادل 46/114 میلی‌گرم بر گرم برای یون‌های Pb2+ است که بیانگر کارایی مناسب این ماده در جذب این نوع آلاینده‌ی فلزی است. تحلیل سینتیکی داده‌ها نشان داد که فرایند جذب به‌خوبی از مدل سینتیکی شبه‌مرتبه‌ی دوم (PSO) پیروی می‌کند که ضریب هم‌بستگی بسیار بالای آن (999/0= R2) گواه این امر است. در جمع‌بندی، این پژوهش ماده‌ی جاذب UiO-66 را به‌عنوان جاذبی پایدار و امیدبخش برای پالایش مؤثر آب‌های آلوده به سرب معرفی می‌کند. https://www.jamt.ir/article_245790.html در این پژوهش، ابتدا نانوذرات هیدروکسید نیکل از طریق روش الکترودپازیشن بر روی فوم نیکل (NF) لایه‌نشانی شدند. سپس، مکسین کربید تیتانیوم (Ti₃C₂) با استفاده از تکنیک الکتروفورتیک در ولتاژهای مختلف (۱، ۳ و ۵ ولت) و زمان‌های متفاوت (۱۰، ۲۰ و ۳۰ دقیقه) بر روی آن پوشش داده شد و درنهایت الکترود Ti₃C₂ MXene/Ni(OH)₂/NF ساخته شد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشر میدان (FESEM) نشان‌دهنده‌ی ساختار نانویی متخلخل الکترود Ti₃C₂ MXene/Ni(OH)₂/NF بود. طیف‌سنجی مادون قرمز بازتاب کلی تضعیف‌شده (ATR) و پراش پرتو ایکس (XRD) ترکیب شیمیایی و ساختار بلوری الکترودهای ساخته شده را تأیید کردند. اندازه‌گیری‌های الکتروشیمیایی نشان داد که بهینه‌‌ی شرایط لایه‌نشانی الکتروفورتیک Ti₃C₂، ولتاژ ۳ ولت و زمان ۳۰ دقیقه است که بهترین عملکرد را در واکنش تولید هیدروژن (HER) از خود نشان می‌دهد. این پژوهش الکترود Ti₃C₂ MXene/Ni(OH)₂/NF را به‌عنوان جایگزینی امیدوارکننده برای الکتروکاتالیست‌های گران‌قیمت و کمیاب مبتنی بر فلزات نجیب معرفی می‌کند و تأثیر ولتاژ و زمان لایه‌نشانی الکتروفورتیک مکسینTi₃C₂ بر فعالیت HER این الکترود را به‌خوبی نشان می‌دهد. https://www.jamt.ir/article_245800.html در این پژوهش، پودرهای β-تری‌کلسیم فسفات (β-TCP) به روش رسوب‌دهی کنترل‌شده سنتز شد و اثر جانشینی یون Zn²⁺ (x = 0/02) بر ویژگی‌های ساختاری و ریزساختاری آن بررسی شد. الگوهای پراش پرتو ایکس (XRD) تشکیل فاز خالص β-TCP را تأیید کردند. محاسبات انجام‌شده براساس معادله‌ی شرر و پیک (211) نشان داد که اندازه‌ی بلورک از حدود 0/2 نانومتر در نمونه‌ی خالص به 0/3 نانومتر در نمونه‌ی حاوی +Zn² افزایش یافته است. همچنین، جابه‌جایی پیک مشخصه از 36/31° به 72/31° بیانگر ایجاد تغییرات ساختاری ناشی از جانشینی یونی در شبکه‌ی بلوری است. طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR) حضور گروه‌های فسفاتی مشخصه را تأیید کرد و تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) تغییر در یکنواختی و ریخت‌شناسی ذرات را نشان داد. در مجموع، نتایج حاکی از آن است که جانشینی کم‌مقدار +Zn² می‌تواند به‌عنوان رویکردی مؤثر برای تنظیم ویژگی‌های بلوری و ریزساختار β-TCP در فرایند سنتز رسوبی کنترل‌شده استفاده شود. https://www.jamt.ir/article_246013.html حضور زیرکونیا در کامپوزیت‌های پایه آلومینا باعث افزایش چقرمگی می‌شود؛ درحالی‌که استحکام و سختی آن‌ها حفظ می‌گردد. در این مطالعه، تأثیر ترکیب مواد اولیه بر خواص مکانیکی نمونه‌های مختلف کامپوزیت پایه آلومینا-زیرکونیا، سنتزشده به روش سنتز خوداحتراقی، برای سه سیستم واکنش آلومینوترمیک Al-ZrO2-B2O3-C، Al-ZrSiO4-B2O3-C و Al-ZrO2-TiO2-C بررسی شد. در این تحقیق، ابتدا مخلوط‌های گوناگون مواد اولیه براساس سیستم‌های یادشده، همگن‌سازی شدند و مطالعات اولیه آنالیز حرارتی افتراقی بر روی آنها انجام شد. سپس، بر‌اساس نتایج حاصل، فرایند زینترینگ پلاسمای جرقه‌ای (SPS) بر روی نمونه‌ها انجام شد. این فرایند با اعمال فشار ۴۵ مگاپاسکال، نرخ گرمایش ۱۵۰ درجه سلسیوس بر دقیقه و نگهداری در دمای ۱۴۰۰ درجه سلسیوس به‌مدت ۵ دقیقه انجام شد. در ادامه، مشاهدات ریزساختاری، تعیین ترکیب فازی و اندازه‌گیری خواص فیزیکی (چگالی، تخلخل) و مکانیکی (سختی، استحکام و چقرمگی) برای نمونه‌های زینتر‌شده انجام شد. نتایج آنالیز حرارتی نشان داد که در تمامی سیستم‌های مورد بررسی، واکنش‌های خوداحتراقی پس از ذوب آلومینیوم تشدید شده و پیک‌های متناظر با این واکنش‌ها در منحنی‌های حرارتی ظاهر می‌شوند؛ به‌طوری‌که بیشترین شدت احتراق در سیستم Al-ZrO2-B2O3-C در دمای 700 درجه سلسیوس و در سیستم Al-ZrSiO4-B2O3-C در دمای حدود 1000 درجه سلسیوس مشاهده می‌شود. نتایج آنالیز فازی حاکی از تشکیل فازهای مختلف آلومیناید زیرکونیم، دی‌سیلیسید و دی‌بورید زیرکونیم، انواع کاربیدهای بور، زیرکونیم و سیلیسیم و تیتانات آلومینیم بسته به نوع سیستم در زمینۀ آلومینا است. براساس نتایج آنالیز حرارتی، دمای 1200 درجه سلسیوس به عنوان دمای مناسب برای فرایند زینتر قوس پلاسما انتخاب شد. نتایج حاصل از نمونه‌های زینترشده نشان داد که سیستم Al-ZrSiO₄-B₂O₃-C با دستیابی به بیشترین چگالی نسبی (۹۲ درصد) و برخورداری از ریزساختاری همگن‌تر نسبت به دو سیستم دیگر، بالاترین خواص مکانیکی (سختی 1159 ویکرز، استحکام خمشی 5/271 مگاپاسکال و چقرمگی MPa.m1/2 76/8) را ارائه می‌دهد. https://www.jamt.ir/article_246015.html گرفت‌های سنتتیک تزریق‌پذیر قابل‌جذب طی دو دهه‌ی اخیر به‌عنوان یکی از رویکردهای نوین در بازسازی نقایص استخوانی مطرح شده‌اند و تلاش دارند محدودیت‌های بنیادی اتوگرفت و آلوگرفت را کاهش دهند. این سامانه‌ها با فراهم کردن قابلیت تزریق، تطابق با هندسه‌های پیچیده‌ی نقص استخوانی و کاهش تهاجم جراحی امکان مدیریت انواع وسیعی از آسیب‌های اسکلتی را فراهم می‌کنند. بااین‌حال، بررسی انتقادی شواهد موجود نشان می‌دهد که موفقیت این مواد صرفاً به زیست‌سازگاری یا قابلیت جذب آن‌ها وابسته نیست، بلکه به ایجاد تعادلی دقیق میان خواص رئولوژیک، استحکام مکانیکی اولیه، نرخ تخریب و پاسخ‌های زیستی بافت میزبان وابسته است. عدم هماهنگی میان تخریب ماده و تشکیل استخوان جدید، آزادسازی محصولات جانبی التهابی و محدودیت‌های مکانیکی در نواحی تحت بار ازجمله چالش‌هایی هستند که همچنان مانع جایگزینی کامل این مواد با روش‌های سنتی در برخی کاربردهای بالینی شده‌اند. درعین‌حال، پیشرفت‌های اخیر در مهندسی مواد زیستی نشان می‌دهد که نسل آینده‌ی این گرفت‌ها احتمالاً به‌ صورت سامانه‌های چندعملکردی طراحی خواهند شد که علاوه بر ایفای نقش داربست فیزیکی قادر به تنظیم فعال محیط بازساختی نیز باشند. توسعه‌ی گرفت‌های هوشمند با قابلیت رهایش کنترل‌شده عوامل زیست‌فعال ادغام با فناوری‌های زیست‌چاپ سه‌بعدی و استفاده از حامل‌های سلولی ازجمله مسیرهایی است که می‌تواند کارایی درمانی این مواد را به‌طور قابل‌توجهی ارتقا دهد. بااین‌حال، تحقق این چشم‌انداز نیازمند مطالعات پیش‌بالینی دقیق‌تر، کارآزمایی‌های بالینی طولانی‌مدت و همکاری نزدیک میان دانشمندان مواد، زیست‌شناسان و جراحان ارتوپدی است تا فاصله‌ی میان نوآوری‌های آزمایشگاهی و کاربرد ایمن و قابل‌پیش‌بینی در بالین به حداقل برسد. https://www.jamt.ir/article_246045.html پوشش‌های آلومینایدی اصلاح‌شده با سیلیسیم علی‌رغم افزایش مقاومت به اکسیداسیون و خوردگی داغ، به دلیل تمرکز فازهای ترد سیلیسایدی در سطح پوشش، چقرمگی پایینی دارند. در این پژوهش، فرایند سمانتاسیون خارج از پودر با فعالیت پایین آلومینیم (دمای ۱۰۵۰ درجه‌ی سلسیوس، زمان ۲۴۰ دقیقه، اتمسفر آرگون) برای رسوب هم‌زمان آلومینیم و سیلیسیم روی سوپرآلیاژ IN792 به ‌کار گرفته شد. چهار مخلوط پودری با ۱۰ درصد وزنی آلومینیم ثابت و مقادیر متغیر سیلیسیم (صفر، ۵، ۱۰ و ۱۵ درصد وزنی) استفاده شد. پوشش آلومینایدی ساده (نمونه‌ی O) ساختاری دو لایه با ضخامت کل 5/45 میکرومتر (لایه‌ی خارجی 4/28 میکرومتر و ناحیه‌ی نفوذ متقابل (IDZ) 1/17 میکرومتر را نشان داد. افزودن سیلیسیم به‌طور غیرخطی ضخامت کل را کاهش داد: نمونه‌ی S1 (15 درصد وزنی سیلیسیم، 6/25 میکرومتر، بیشترین کاهش ضخامت)، نمونه‌ی S2 (10 درصد وزنی سیلیسیم، 4/44 میکرومتر) و نمونه‌ی S3 (5 درصد وزنی سیلیسیم، 5/42 میکرومتر). در همه‌ی نمونه‌ها، مکانیسم غالب رشد نفوذِ رو به بیرون نیکل بود که توسط EDS Mapping تأیید شده است. برخلاف فرایندهای با فعالیت بالا، سیلیسیم عمدتاً در ناحیه‌ی IDZ متمرکز شد و در لایه‌ی سطحی حضور چشمگیری نداشت. این توزیع عدم مشاهده‌ی پیک‌های سیلیسایدی در الگویXRD را توجیه می‌کند.