نانوکامپوزیت های پلی اتیلن با چگالی بالا/ اکسید روی برای کاربردهای پزشکی: فرآوری ‌و مشخصه سازی استحکام ضربه و فعالیت آنتی باکتریال

در پژوهش حاضر قابلیت استفاده از کامپوزیت با زمینه پلی اتلین با چگالی بالا (hdpe) در کاربردهای پزشکی تحت بارهای ضربه ای بررسی شده است. با توجه به اهمیت زیست سازگاری کامپوزیت در کاربردهای پزشکی و محیط بدن از نانوذرات اکسید روی (zno) به عنوان تقویت کننده استفاده شده است. نانوذرات zno بطور عمومی ایمن بوده و دارای خاصیت آنتی باکتریال می باشند. با توجه به اهمیت اثر درصد حجمی ذرات پرکننده در ماتریس بر خواص مکانیکی، از فرآیند شبیه سازی المان محدود دو مقیاسه برای بررسی خواص ضربه کامپوزیت ها استفاده شده است، تا درصد بهینه به دست آید. ذرات zno به روش سایش تخلیه الکتریکی سنتز شده و در تولید کامپوزیت های hdpe/zno بدون استفاده از سازگار کننده بکار گرفته شده اند. برای بررسی پخش ذرات در کامپوزیت های ساخته شده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (fesem) و برای بررسی وجود ذرات در کامپوزیت از طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز (ftir) استفاده شده است. همچنین از تست استاندارد شارپی برای تعیین مقاومت ضربه کامپوزیت ها استفاده شد. نتایج به دست آمده از شبیه سازی نشان می دهد که کامپوزیت 1% درصد حجمی بهترین مقاومت ضربه را درمیان نمونه های کامپوزیتی دارد. نتایج تجربی نیز نشان دهنده این است که این کامپوزیت با خطای حدود 11% نسبت به نتایج شبیه سازی بهترین نتیجه را از لحاظ استحکام ضربه و اقتصادی بودن ساخت دارد. همچنین نتایج آزمون آنتی باکتریال نمونه 1% حجمی عملکرد عالی این کامپوزیت در مقابل سویه های گرم مثبت و منفی را تایید می کند.

Novel HDPE/ZnO nanocomposites for medical applications: preparation, impact strength and antibacterial activity characterization

In the present study, the usability of highdensity polyethylene (HDPE) based composites in medical applications under impact loads was investigated. Due to the importance of biocompatibility of composites in the medical applications and body environment, zinc oxide nanoparticles (ZnO) were selected as reinforcements. ZnO nanoparticles are generally safe and have superior antibacterial properties. A finite element simulation process with a new approach were used to study the impact properties of the composites in the standard Charpy impact test; moreover, in the experimental procedure, a new method was introduced for the production of HDPE/ZnO composites without use of the compatibilizers. Fouriertransform infrared spectroscopy (FTIR) test was used to check the diffusion of particles in composites. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) was utilized to examine the presence of particles in composites. The results of the simulation showed that the HDPE/1%ZnO composites have the best impact resistance in comparison to other composites. Experimental results also showed that HDPE/1%ZnO composites have the best performance in terms of impact strength with an error of about 11% compared to simulation results and are economical. Moreover, the results of antibacterial test of HDPE/1%ZnO composites confirm the excellent performance of this composites against grampositive and negative strains.