مجله پژوهش و توسعه فناوری پلیمر ایران
سال پنجم شماره 2 (پیاپی 18، تابستان 1399)

یکی از روش های جدیدی که در پزشکی به خصوص در دارورسانی مورد توجه قرار گرفته ترکیب فناوری فراصوت با میکروحباب ها (microbubbles) است که ویژگی های منحصربه فردی دارد. میکروحباب ها ذرات کروی پاسخگو به امواج فراصوت هستند که از هسته ی گازی و از پوسته تشکیل شده اند که کاربردهای بسیاری در پزشکی، تصویربرداری، دارورسانی، تصفیه آب و غیره دارند. پوسته و هسته های مختلفی برای ساخت میکروحباب ها مورد استفاده قرار گرفته است که هر کدام دارای مزایا و معایبی هستند. در این مقاله پس از معرفی میکروحباب ها به بررسی پدیده های حاکم در برهم کنش میکروحباب ها با امواج فراصوت پرداخته می شود. مواد مختلفی که برای ساخت میکروحباب ها استفاده شده‏اند بررسی و در نهایت کاربردهای میکروحباب ها در پزشکی معرفی می شود.

جریان کششی در بسیاری از فرایندهای شکل دهی پلیمرها مانند دمش فیلم، ریسندگی الیاف، قالب گیری دمشی و جریان های انقباضی نقش مهمی دارد. هم چنین، این جریان در شناسایی ساختارهای پلیمری برای مثال شاخه ای شدن، از قابلیت های منحصربه فردی در مقایسه با جریان برشی برخودار است. از این رو، اطلاع از مشخصات موادی سیالات پلیمری در جریان های کششی می تواند هم در صنعت و هم در تحقیقات دانشگاهی ارزشمند باشد. در این مطالعه، ابتدا مفاهیم مربوط به این جریان مانند انواع جریان کششی، کرنش کششی و انواع رفتار سیالات پلیمری در میدان های کششی مرور می شود. سپس، اصول روش های مختلف اندازه گیری گرانروی کششی یک بعدی برای سیالات پلیمری مانند روش کشش همگن، ریومتر کششی میزنر، ریومترهای کشش مذاب با غلتک های چرخان، ریومتر کشش رشته و ریومتر کششی شکست مویینه معرفی و مزایا و معایب هر کدام بیان می شوند.

با وجود پیشرفت در ساخت دستگاه های مشخصه یابی، اندازه گیری غلظت های کم مواد در محیط های پیچیده به خصوص سیالات زیستی مانند خون، پلاسما، بزاق ، شیر و...، کاری سخت وچالش برانگیز است. در حین آماده سازی این نمونه ها، نه تنها لازم است ترکیبات مزاحم از محیط حذف شوند، بلکه باید مواد مورد نظر در حین این فرایند از دست نرفته و حتی امکان تغلیظ نیز وجود داشته باشد. از این رو در تحلیل مقادیر بسیار کم مواد، مراحل آماده سازی نمونه بیش ازپیش، اهمیت پیدا می کند. یکی از پرکاربردترین روش های آماده سازی نمونه، استخراج فاز جامد (SPE) با جاذب های پلیمری است که در صورت ادغام با مرحله ی حذف پروتئین، که به طور معمول برای نمونه های زیستی باید اجرا شود، منجر به کاهش خطا و افزایش سرعت روش پیشنهادی می شود. از جاذب های مناسب در روش SPE می توان به پلیمرهای قالب مولکولی و مواد با دسترسی محدود (RAM) اشاره کرد. تاکنون، انواع مختلفی از RAMهای پلیمری، سیلیکایی یا RAMهای اصلاح شده با نانولوله های کربنی، تولید شده و به صورت تجاری درآمدند. استفاده از RAMها درعین سهولت در آماده سازی نمونه های پیچیده، بازده بالایی نیز دارد. حضور گروه های آبدوست و از طرفی منافذ کوچک سبب افزایش کارایی این دسته از مواد می شود.

ماهیت برنامه ریزی شونده در هیدروژل های حافظه شکلی، آن ها را از سایر هیدروژل های هوشمند مجزا می کند. این دسته از هیدروژل ها، با وجود دارا بودن خصوصیات خوب بیولوژیکی و کاربردهای برجسته به ویژه در صنایع پزشکی، از استحکام مکانیکی کافی برخوردار نیستند که از جمله نقایص مهم آن ها به شمار می رود. از این رو، در راستای پیشرفت های انجام شده و با استفاده از نانوفناوری، از هیدروژل های نانوکامپوزیتی به دلیل خصوصیات مکانیکی منحصر به فرد و همچنین روش تهیه آسان، به عنوان مهم ترین دسته از هیدروژل ها با خواص مکانیکی بهبود یافته یاد می شود. از سویی دیگر، در حضور نانوذرات هادی می توان تحریک غیرمستقیم دمایی ایجاد کرده، بازیابی شکل موقت به دایم را مشاهده نمود. درنتیجه با تلفیق سه زمینه هیدروژل، حافظه شکلی و نانوکامپوزیت می توان علاوه بر دستیابی به خصوصیت حافظه شکلی در برابر تحریک های دمایی مستقیم و غیرمستقیم، افزایش استحکام مکانیکی را نیز در این سامانه ها تامین نمود. این مقاله با توجه به انواع متعدد هیدروژل ها و نانوکامپوزیت های حاصل از آن ها، پس از بیان کلیات، به صورت ویژه بر هیدروژل های اکریلاتی متمرکز است.

میکرو استخراج فیلم نازک، روش استخراجی مناسبی است که کارآیی آن در روش های روزمره مثل نمونه گیری و آماده سازی نمونه ها اثبات شده است. در مقایسه با روش های استخراج سنتی، مهم ترین مزیت میکرواستخراج فیلم نازک، حساسیت زیاد (به دلیل فاز استخراج کننده نسبتا بزرگ تر) آن است. علاوه بر این، روش میکرواستخراج فیلم نازک نسبت به روش سنتی میکرواستخراج فاز جامد، فازهای استخراجی بیشتر، روش های پوشش دهی بهتر و روش های به کارگیری متنوع تری را ارایه می دهد. هدف از این بررسی، ارایه خلاصه ای جامع و کامل از پیشرفت های معاصر شامل سنتز فازهای استخراجی جدید بر پایه پلیمرهای زیست سازگار، تحولات این فناوری، روش شناسایی و کاربردهای این روش است. در نهایت، درباره روند روبه رشد میکرواستخراج فیلم نازک در آینده نیز بحث خواهد شد.

با به روی کار آمدن پلیمرها و افزایش کابرد آن در صنعت، چرخ دنده های پلیمری نیز به علت برخورداری از امتیازاتی همچون، خود روانکار بودن، هزینه تولید پایین و صدای کم، جایگاه خود را در صنعت تثبیت کرده اند. توجه به رفتار چرخ دنده های پلیمری در گشتاور های متفاوت، باعث افزایش عمر آن ها خواهد شد. چرخ دنده های پلیمری، به دلیل استحکام پایین نسبت به چرخ دنده های فلزی، مدهای واماندگی متفاوتی داشته و حساسیت زیادی به تنش و توزیع تنش دارند. بررسی هر چه دقیق تر تنش تماسی و نحوه توزیع تنش در حین درگیری جفت دنده، درک بهتری در طراحی هر چه بهتر چرخ دنده خواهد کرد. در این پژوهش، از مدل المان محدود برای تعیین تنش تماسی در ده موقعیت متفاوت از سر تا ته دنده چرخ دنده در حین درگیری جفت دنده استفاده شده است. برای کاهش زمان محاسبات، از یک جفت دنده محرک و متحرک استفاده شد. علاوه براین، برای افزایش دقت تحلیل المان محدود، از مش بندی ریز برای همگرایی نتایج استفاده شد. مش بهینه به تمام قسمت های مدل اعمال شد. نسبت درگیری و زاویه درگیری جفت دنده با مشخصات هندسی و جنس مشخص برای اعمال شرایط مرزی محاسبه شد. بیش ترین مقدار تنش (45.47 مگاپاسگال) در زیر خط گام، مشاهده شد. علاوه بر این، توزیع تنش به صورت مورب و در راستای خط فشار، مشاهده شد.

آموزش در ژاپن شامل مقاطع زیر است: 6 سال مدرسه ابتدایی، 3 سال اول دبیرستان، 3 سال دوم دبیرستان، 4 سال دانشگاه که مقاطع اول و دوم اجباری است. آموزش پلیمر در ژاپن در مقطع ابتدایی با آزمایش عملی واکنش نشاسته-ید در کلاس علوم آغاز میشود. در سطع دبیرستان، مفهوم پلیمرها و تهیه پلیمر در کلاس شیمی به صورت مقدماتی تعلیم داده میشود. هرچندجزییات آن به عنوان رشته انتخابی در مواد درسی موجود است ولی در آزمون های ورود به دانشگاه مطرح نمیشوند. معمولا از دانش آموزان انتظار نمیرود که روی مواد درسی که در آزمونهای ورودی مطرح نمیشوند وقت زیادی صرف کنند. علوم پلیمر به عنوان رشته مستقل، یا بخشی از شیمی آلی یا علم مواد در دانشگاه تدریس میشود.