گروه علمی و پژوهشی مهندسی و علم مواد

Improvement in surface morphology and mechanical proprties of the polycaprolactone/ hydroxyapatite/ Graghene oxide scaffold: 3d printing -salt leaching پزشکی بازساختی و مهندسی بافت، با هدف ترمیم نواقص بزرگ و بهبود عملکرد بافت بدن توانسته تا کنون بسیاری از چالش های پیش رو را که بدن قادر به بازسازی آن نبوده را از سر بگذراند. از این رو، محققان در این پژوهش روشی نوین برای ایجاد تخلخل و زبری سطح پیشنهاد دادند که در حضور تخلخل زایی، ضعف استحکام داربست ها جبران شود. استخوان به عنوان یک بافت پویا حاوی ۲۰ درصد مواد آلی (کلاژن و پروتئین ها) و ۷۰ درصد مواد معدنی (هیدروکسی اپاتیت) ساخته شده. همچنین این بافت حاوی عروق خونی به منظور غذا رسانی و انتقال گاز های دفعی را بر عهده دارد که این تخلخل های موجود یکی از پارامتر های حیاتی در زنده مانند استخوان هستند. در حالیکه استحکام بالای این بافت باعث حفظ ساختار استخوان شده است. در این پژوهش محققان با بکار بردن دو روش بصورت همزمان تخلخل و زبری سطح را ایجاد کردند تا به شرایط مشابه استخوان برسند درحالیکه استحکام مناسب استخوان را حفظ کنند. این داربست از پلیمر سنتزی پلی کاپرولاکتون و هیدروکسی اپاتیت (بخش اصلی استخوان) و نانوصفحه‌ی گرافن اکساید ساخته شد که نمک در جوهر زیستی اضافه و سپس فروشویی شد. نکته قابل توجه این است که نمک نقش تخلخل زا را ایفا میکرد و پس از انجام ساخت داربست توسط پرینت سه بعدی، داربست ها شستشو داده میشدند و نمک بطور کامل از داربست حذف میشد. محققان برای بررسی عملکرد این داربست، آزمایش‌های متعددی را هم در شرایط آزمایشگاهی و هم بر روی موجودات زنده انجام دادند. مشاهدات در است مکانیکی به وضوح نشان داد با افزودن گرافن اکساید به ترکیب استحکام مکانیکی بسیار بهبود یافت و در رنج استخوان فک پایینی قرار گرفت (۱۰-۱۲ مگاپاسکال) همچنین نتایج انالیز ها نشان داد زیست سازگاری در حضور نانوذره گرافن اکساید افزایش یافت. در آزمایش‌های اولیه‌ی سلولی، داربست‌های فاقد گرافن اکساید در محیط آزمایشگاهی در کنار سلول‌های MG 63 قرار داده شدند و نتایج نشان داد که داربست های حاوی مقادیر گرافن اکساید زنده‌مانی و رشد سلولی بیشتری در مقایسه با گروه بدون گرافن اکساید از خود نشان داد. یکی از نکات کلیدی این پژوهش، ساخت داربست سه بعدی با تخلخل های میکرو و ماکرو بود که توانست به خوبی محیطی برای عزوق زایی و گذردهی اکسیژن و دی اکسید کربن را اینجاد کند، همچنین تخلخل های میکرومتری موجود در داربست (فاصله‌ی دو فیلامنت از هم) کمک به رشد سلولی کرد و زبری سطح داربست به چسبندگی بیشتر سلول ها انجامید. این ویژگی می‌تواند مسیر جدیدی را برای درمان آسیب های بزرگ استخوانی بسازد که در آن بیشترین زیست سازگاری و زیست سلولی را دارا باشد. با توجه به نتایج این پژوهش، می‌توان تصور کرد که در آینده، این فناوری مسیر متفاوتی را برای حل چالش های مهندسی بافت استخوان خواهد ساخت بطوری که با استفاده از تلفیق دو یا سه روش متفاوت به چالش های موجود در بافت استخوان غلبه کرد. @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Improvement in surface morphology and mechanical properties of the polycaprolactone/ hydroxyapatite/ graphene oxide scaffold: 3D printing - salt leaching method Science https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2238785425012177 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔@Materials_research 🖥MatRes.ir 📱Instagram

science.adt6666.pdf

فولاد زنگ‌نزن با مقاومت فوق‌العاده در برابر خزش چرخه‌ای Superior resistance to cyclic creep in a gradient structured steel https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt6666 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Bioprinted optoelectronically active cardiac tissues Science https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt7210 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Bioprinted optoelectronically active cardiac tissues در دنیای پزشکی و مهندسی بافت، یکی از بزرگ‌ترین چالش‌ها ایجاد روش‌هایی است که بتوانند عملکرد بافت‌های زنده را بدون نیاز به ابزارهای تهاجمی کنترل کنند. در این راستا، محققان در این پژوهش روشی نوین برای تحریک بافت‌های قلبی توسعه داده‌اند که نه‌تنها عملکرد طبیعی قلب را مختل نمی‌کند، بلکه کاملاً غیرتهاجمی و بی‌سیم است. قلب، به‌عنوان یک عضو حیاتی، برای عملکرد صحیح خود به سیگنال‌های الکتریکی متناوب نیاز دارد. در روش‌های سنتی، برای تحریک و تنظیم این سیگنال‌ها، از الکترودهایی استفاده می‌شود که باید مستقیماً به بافت قلب متصل شوند. این روش‌ها علاوه بر نیاز به سیم‌کشی، خطر آسیب به سلول‌ها و بافت‌های اطراف را نیز به همراه دارند. اما در این پژوهش، محققان به جای استفاده از الکترودهای فیزیکی، از یک داربست زیستی خاص بهره گرفته‌اند که با دریافت نور، قادر است تحریک الکتریکی مورد نیاز را به سلول‌های قلبی منتقل کند. این داربست که از ماده‌ای به نام ژلاتین متاکریلوئیل (GelMA) ساخته شده، با میکروسلول‌های خورشیدی ترکیب شده است. هنگامی که نور به این داربست تابیده می‌شود، میکروسلول‌های خورشیدی انرژی نوری را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند و این سیگنال‌ها موجب تحریک سلول‌های قلبی می‌شوند. نکته قابل توجه این است که این فرآیند کاملاً بی‌سیم انجام می‌شود، بدون آنکه نیازی به سیم یا الکترودهای خارجی باشد. محققان برای بررسی عملکرد این داربست، آزمایش‌های متعددی را هم در شرایط آزمایشگاهی و هم بر روی موجودات زنده انجام دادند. در آزمایش‌های اولیه، داربست‌های بی‌سیم در محیط آزمایشگاهی با سلول‌های قلبی انسان ترکیب شدند و تحت تابش نور قرار گرفتند. نتایج نشان داد که سلول‌های قلبی پس از تحریک نوری، ضربان خود را تا بیش از ۴۰٪ افزایش دادند و در عین حال، زنده‌مانی آنها نیز بالاتر از ۹۶٪ باقی ماند. این یافته‌ها نشان داد که این روش، بدون ایجاد آسیب، قادر است عملکرد سلول‌های قلبی را به‌طور مؤثری تغییر دهد. پس از موفقیت آزمایش‌های آزمایشگاهی، نوبت به آزمایش‌های داخل بدن (in vivo) رسید. در این مرحله، محققان داربست‌های اپتو الکترونیکی را بر روی قلب موش‌های زنده قرار دادند و بررسی کردند که آیا این روش می‌تواند ضربان قلب موجود زنده را نیز تغییر دهد یا خیر. نتایج شگفت‌انگیز بود؛ پس از تحریک نوری، ضربان قلب موش‌ها از ۲۸۰ ضربه در دقیقه به ۳۰۲ ضربه در دقیقه افزایش یافت. مهم‌تر از همه، این افزایش ضربان کاملاً کنترل‌شده بود و باعث هیچ‌گونه اختلال در فعالیت طبیعی قلب نشد. یکی از نکات کلیدی این پژوهش، بی‌سیم بودن آن است. در حالی که بسیاری از روش‌های مشابه برای تحریک قلب نیازمند سیم‌کشی یا تغییرات ژنتیکی هستند، این فناوری جدید تنها با استفاده از نور، و بدون نیاز به هیچ‌گونه تغییر ژنتیکی یا ابزار اضافی، قادر است عملکرد قلب را تغییر دهد. این ویژگی می‌تواند مسیر جدیدی را برای درمان بیماری‌های قلبی، بازسازی بافت‌های آسیب‌دیده و حتی درمان اختلالات ریتم قلبی باز کند. با توجه به نتایج این پژوهش، می‌توان تصور کرد که در آینده، از این فناوری نه‌تنها در قلب، بلکه در سایر بافت‌های الکتریکی بدن مانند سیستم عصبی یا عضلات نیز استفاده شود. امکان کنترل و تحریک بافت‌های زنده تنها با تابش نور، بدون نیاز به سیم‌کشی یا روش‌های تهاجمی، می‌تواند انقلابی در دنیای پزشکی ایجاد کند و راه را برای درمان‌های نوین و مؤثرتر هموار سازد. @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Bioprinted optoelectronically active cardiac tissues Science https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt7210 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Heat treatment for metal additive manufacturing Progress in Materials Science (2023) https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.101051 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

مقاله "Heat Treatment for Metal Additive Manufacturing" بررسی جامعی از تأثیر عملیات حرارتی بر فلزات تولید شده به روش افزایشی (AM) ارائه می‌دهد. تولید افزایشی فلزات به دلیل نرخ خنک‌سازی سریع و تنش‌های پسماند بالا، نیازمند عملیات حرارتی برای بهبود میکروساختار، کاهش تنش‌ها و افزایش خواص مکانیکی و خوردگی است. تکنولوژی‌های AM و تأثیر عملیات حرارتی مقاله دو تکنولوژی اصلی AM را بررسی می‌کند: Powder Bed Fusion (PBF): شامل LPBF و EB-PBF با سرعت خنک‌سازی بالا که منجر به ساختارهای سلولی و تنش‌های پسماند می‌شود. Directed Energy Deposition (DED): دارای نرخ خنک‌سازی کمتر، اما با تخلخل‌های بیشتر و رشد دانه‌های ستونی. انواع عملیات حرارتی محلول‌سازی (Solution Treatment): برای یکنواخت‌سازی ترکیب شیمیایی و حذف فازهای ناخواسته. تنش‌زدایی (Stress Relieving): کاهش تنش‌های پسماند، اما در برخی آلیاژها ممکن است باعث کاهش مقاومت خوردگی شود. پرس ایزواستاتیک گرم (HIP): حذف تخلخل‌های داخلی و افزایش چقرمگی شکست. تأثیر عملیات حرارتی بر آلیاژهای AM فولادهای زنگ‌نزن آستنیتی: حذف ساختار سلولی، کاهش سختی، تأثیر دوگانه بر خوردگی. فولادهای سخت‌شونده به‌وسیله رسوب: تغییر فازی و بهینه‌سازی سختی از طریق عملیات پیری (Aging). سوپرآلیاژهای نیکل و آلومینیوم: افزایش مقاومت مکانیکی و کنترل رسوبات. آلیاژهای تیتانیوم و با آنتروپی بالا: تغییرات میکروساختاری برای افزایش چقرمگی و استحکام. نتایج و پیشنهادات عملیات حرارتی برای هر آلیاژ باید بهینه‌سازی شود، زیرا استانداردهای سنتی CM ممکن است مناسب نباشند. در برخی آلیاژها، عملیات حرارتی مقاومت خوردگی را کاهش می‌دهد. تحقیقات آینده باید بر استانداردسازی و کنترل دقیق فرآیندهای حرارتی تمرکز کند. @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Heat treatment for metal additive manufacturing Progress in Materials Science (2023) https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2022.101051 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

This video shows how ultrasound imaging enables real-time visualization of lithium plating in multi-layer lithium-ion cells. This provides a low-cost tool for designing fast-charging and formation protocols with 2D information. https://lnkd.in/enTS4hAu @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

4D printing roadmap 2024 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

10 tips on how we write papers @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

How lithium-ion batteries work conceptually: thermodynamics of Li bonding in idealized electrodes @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

این پژوهش به بررسی خواص زیستی و مکانیکی داربست‌های کامپوزیتی پرداخته است که بر پایه‌ی پلی کاپرولاکتون هستند و پودرهای آکرمانیت و مونتی سلیت به آن اضافه شده‌اند. پودرها به روش سل-ژل سنتز شده‌اند‌. در این مطالعه اثرمقادیر مختلف پودرها در مقادیر 10%،15% و 20% وزنی مورد بررسی قرار گرفته است. مشخصات مورفولوژی پودرها مورد ارزیابی قرار گرفته است. تصاویر داربست‌های پرینت سه بعدی شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی گرفته شده که دارای ساختار متخلخل و تخلخل‌های به هم پیوسته است. علاوه بر این، نتایج حاصل از آزمون مکانیکی نشان می‌دهد که داربست‌های کامپوزیتی نسبت به داربست پلیمری استحکام بالاتری داشته که به دلیل بیوسرامیک‌های آکرمانیت و مونتی سلیت است. از طرفی نمونه‌ای که دارای 15% وزنی پودر آکرمانیت و مونتی سلیت بوده بیشترین استحکام مکانیکی را داشته است که 0.84±14.2 مگاپاسکال گزارش شده است. همچنین لایه‌ی آپاتیت بر روی داربست‌های کامپوزیتی در مایع مشابه بدن تشکیل شده است که حاکی از زیست فعالی بیوسرامیک‌ها بوده چرا که لایه‌ی آپاتیت در داربست‌های پلیمری تشکیل نشده است. خواص مکانیکی داربست‌های کامپوزیتی پرینت سه بعدی شده بهبود پیدا کرده است که در نتیجه گزینه‌ی مناسبی برای مهندسی بافت استخوان خواهد بود. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2024.102057 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

Roadmap on Data-centric Materials Science https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-651X/ad4d0d/meta @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

ده مقاله با بیشتر ارجاع (سایتیشن) در مورد فولاد که در سال 2024 چاپ شده اند @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

پست اخیر Dierk Raabe در مورد جدیدترین مقالات مربوط به فولاد که مهم ترین ریسرچ ها در زمینه فولاد رو انجام میدهد: Sustainable steel, but please with excellent properties! With all the discussion and #research on #sustainablesteel, we should not forget that we are also endeavouring to constantly improve and better understand the #microstructure - based #properties of advanced high strength #steels and their resistance to #hydrogen #embrittlement. Below are a few reading examples, we hope you enjoy reading them. Challenges and Opportunities in Microstructure-Related Properties of Advanced High-Strength #Steels https://lnkd.in/ebCk8UY3 Chemical boundary #engineering for the design of #compositionally lean, high #strength und #ductile steels https://lnkd.in/eBjfhifF #Chemical #heterogeneity enhances #hydrogen resistance in high-strength #steels https://lnkd.in/eK8svhQy #Thermodynamics, #Kinetics, and #Microstructure Behind Upcycling #Scrap into #High-Performance #Sheet #Steel https://lnkd.in/eVUddyUB https://lnkd.in/dcSHPXX8 Physical #metallurgy of medium-Mn advanced high-strength #steels https://lnkd.in/eeqkiHJi https://lnkd.in/eYmsR3r2 @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram

The boundary between solid metal and liquid metal can be much less ‘solid’ than we ever suspected. Read more at https://lnkd.in/grYBsKGV @apply_MatRes @discussion_MatRes 🆔 @Materials_research 🖥 MatRes.ir 📱Instagram