ناقش طالب الدكتوراه حيدر عباس صلال اطروحته الموسومة

“Fabrication of Advanced Ceramic Materials for Bio Composite Applications”

" تصنيع مواد سيراميكية متقدمة للتطبيقات الحيوية المتراكبة"

والتي أقيمت على قاعة المناقشات/ البناية C/ قسم هندسة المواد/الجامعة التكنولوجية يوم الخميس المصادف 16/1/2020، وقد تشكلت لجنة المناقشة من السادة المدرجة اسماؤهم :

1. أ.د. زهير جبار عبد الامير        جامعة كربلاء/ كلية الهندسة/ قسم طب هندسة المواد                رئيسا
2. أ.د. بلقيس محمد ضياء           الجامعة التكنولوجية / قسم العلوم التطبيقية                           عضوا
3. أ.د. كاظم كامل رسن              الجامعة المستنصرية/ كلية الهندسة/ قسم الهندسة الميكانيكية      عضوا
4. أ.م.د. اكرم رحيم جبر             الجامعة التكنولوجية / قسم هندسة المواد                             عضوا
5. أ.م.د. كاظم مطر شبيب           الجامعة التكنولوجية / قسم هندسة المواد                              عضوا
6. أ.م.د. فرهاد محمد عثمان        الجامعة التكنولوجية / مركز التعليم المستمر                      عضوا- مشرفا 
7. أ. م.د. عودة جبار بريهي        جامعة بابل / كلية هندسة المواد                                    عضوا- مشرفا 

الخلاصة

          التطبيقات البيولوجية غالبًا ماتحتوي على العديد من المواد الحيوية مثل المواد البوليمرية والسيراميك والمواد المعدنية. وقد أظهرت خواص محسنة عند استخدام هذه الاصناف المختلفة من المواد الحيوية. استخدام الإيبوكسي والبوليستر غير المشبع شائع في الأطراف الصناعية. لذلك هذة المواد  يمكن تقويتها بواسطة (المواد النانوية والمتناهية الصغر) والألياف لتعزيز الخواص الميكانيكية والترابولوجية.

     في هذا العمل يتم تصنيع دقائق نانوية تتكون من اثنين من الاكاسيد لانتاج نوعين مختلفين من الدقائق هي (Al₂O₃ - CaO) و (Al₂O₃-MgO)وذلك بطريقة السول جل ودراسة تاثير درجة حرارة على الدقائق النانوية المركبة الناتجة , حيث تتم معاملتها عند حرارة (550 و850 ) م  وتم استخدام نترات ( الالمنيوم والكالسيوم والمغنيسيوم ) كمواد خام لانتاج

(Al₂O₃ - CaO)  و (Al₂O₃-MgO). والمساحيق الناتجة اظهرت ان المعاملة (الكلسنة) عند الحرارة المنخفضة (550)م  قد اعطى حجم حبيبي اقل واكثر نعومة مع دقائق عشوائية وذات شكل غير منتظم . بالاظافة الى ان عملية التصنيع المستخدمة اعطت نقاوة عالية للدقائق الناتجة مما يعطي مؤشر جيد على نجاح الطريقة المستخدمة في العمل .

     الجزء الاخر من العمل يتضمن تصنيع نوعين من الخلائط البوليميرية تتكون من (الايبوكسي والبولي استر غير المشبع) ومعرفة تأثير احدهما على الاخر عند نسب وزنية (2,4,6,8) % wt. النتائج اظهرت بأن افضل النتائج تحققت عند (4% ايبوكسي مع 96% بولي استر). حيث نتائج فحص ( الشد , الانضغاط , الانحناء , الصدمة والصلادة) لل(4% ايبوكسي مع 96% بولي استر) كانت( (42,9 ,102, 59,5) Mpa ,(0,3) J و 61 صلادة شور على التوالي.

   النتائج بينت ان إضافة البوليستر الى الايبوكسي يحسن من خواصه ولكل النسب المختارة وصولا الى (8% بولي استر الى 92% ايبوكسي) حيث ان افضل النتائج لفحوصات ( الشد والضغط والانحناء والصدمة والصلادة ) للخليط (8% بولي استر الى 92% ايبوكسي) كانت ((48,1 , 59,5 , 45) Mpa ,(29 J) و 73 شور D) على التوالي.

      معدل البلى للخلائط البوليميرية سوف ينخفض عند النسب المذكورة اعلاه (4% ايبوكسي مع 96% بولي استر) و (8% بولي استر الى 92% ايبوكسي) بالمقارنة مع الايبوكسي والبولي استر لوحدهما .

    الجزء الاخير من هذا العمل هو تصنيع مادة متراكبة نانوية ثم استخدام الدقائق النانوية المركبة والياف الكفلر المقطعة كمواد تقوية للخلائط (4% ايبوكسي مع 96% بولي استر) و (8% بولي استر الى 92% ايبوكسي).

    نتائج فحوصات ( الشد والضغط والانحناء والصدمة والصلادة وامتصاص الماء والبلى ) للخلاط المقواة بالدقائق فقط او مع الدقائق والالياف معا قد تحسنت بشكل كبير بالمقارنة مع الخلاط غير المقواة (4% ايبوكسي مع 96% بولي استر) و (8% بولي استر الى 92% ايبوكسي).

    الدراسة الحالية اظهرت بان افضل النتائج كانت عند (4% ايبوكسي مع 96% بولي استر) و (8% بولي استر الى 92% ايبوكسي) المقوى بواسطة الدقائق والالياف . حيث يمكن ان تستخدم هذة المادة المتراكبة في صناعة الاطراف الصناعية .

Abstract

  Bioapplications often involve many biomaterials such as polymeric materials , ceramic and metal materials. Improved properties have been demonstrated upon use these different classifications of biomaterials. Epoxy and unsaturated polyester are commonly used in Prosthetics . Therefore, it can be strengthened by (nano and micro materials) and fibers to enhance the mechanical and tribological properties.

         This work includes the manufacturing process of nanoparticles consisting of two oxides to produce two types of particles ((Al₂O₃ - CaO) and (Al₂O₃-MgO)) by sol gel process and study the effect of temperature on the resulting CNP, were treated at (550 and 850) ⁰C and were used (aluminum, calcium and magnesium) Nitrate as raw materials for the manufacturing of CNP from ((Al₂O₃ - CaO) and (Al₂O₃-MgO)). Then the resulting powders were examined showing that the powders which are treated at lower temperatures (550) gave less particle size , more smoothness and particles of random and irregular shape. In addition, the manufacturing method gave high purity particles which indicates the success of the used manufacturing method.

          The other part of the work involves the manufacturing of two polymer blends (epoxy and unsaturated polyester) and the effect of adding one to the other at weight fractions (2,4,6 and 8% wt) . The results showed that the best results achieved at (4% EP + 96% UPE). where the (tensile ,compression, bending , impact and hardness) test results of (4% EP + 96% UPE) were (42.9,102 , 59.5)Mpa , (0.4 J) and 74 shore D) respectively , comparing with the main UPE sample where it gave test  results of (38.2, 98 , 42.5)Mpa  , (0.33 J) and 61shore D) respectively .

         The results showed that the addition of UPE to EP improves the properties of the epoxy for all ratios up to (8% UPE + 92% EP) where the best results of  (tensile ,compression, bending and impact and hardness) tests of the (8% UPE + 92% EP) were ( (48.1, 59.5 , 45) Mpa , (0.29 J) and 73 shore D) respectively , comparing with the main EP sample where it gave test results (30.8,69 , 30.5)Mpa , (0.29 J) and 58.5 shore D) respectively.

       For the polymer blends , the wear rate was reduced at the above mentioned ratios for both types (4% EP + 96% UPE) and (8% UPE + 92% EP) comparing to the basic samples of EP and UPE.

           The last part of this work is the synthesis of the nanocomposite material, then using the CNP and (0.5%wt CKF) as reinforcing materials for ( (8% UPE + 92% EP) and (4% EP + 96% UPE) ).

           The results of (tensile ,compression, bending , impact and hardness , water absorption and wear) tests for the reinforced blends with only  CNP and (CNP and CKF) were significantly improved and the best mechanical behavior comparing to main samples was shown at ((8% UPE + 92% EP) and (4% EP + 96% UPE)).

          The present study showed that the best results were given by ((8% UPE + 92% EP) and (4% EP + 96% UPE)) reinforced with ((Al2O3-MgO)+CKF ) which can be applied as materials for the prosthetics manufacturing.

تم تقويم الرسالة علمياً من قبل أ.م.د. صادق جعفر عباس/ جامعة النهرين / كلية الهندسة، ولغوياً من قبل م.د. رباب عاصم عبد العزيز/ الجامعة التكنولوجية / قسم هندسة المواد.

وقد أجريت المناقشة في أجواء علمية وتم منح الطالب درجة الدكتوراه بتقدير (مستوفي) بعد إكمال جميع التعديلات التي وضعت من قبل المناقشين.