مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

کاهش ضریب اتلاف در اسکفولدهای حافظه دار توسط افزایش فشار پنوماتیک در فرآیند اکستروژن زیستی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
کامیاب پورباقری جیرندهی 1
عبدالحسین جلالی آقچای 2
شهرام اعتمادی حقیقی 3
سید هاشم سزاوار سیدی جندقی 4
1 دستیار پژوهشی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.
3 استادیار، مهندسی مکانیک، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، تهران، ایران.
4 استاد‌‌، مرکز تحقیقات پیشگیری غدد و متابولیسم قلب و عروق، بیمارستان حضرت رسول اکرم (ص)، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران، ایران.
10.22076/me.2025.2042028.1417
چکیده
استنت های قلبی ساختارهای درون تنی جهت بازگشایی عروق قلبی انسداد پیدا کرده توسط پلاکت های چربی و یا ناهنجاری های متابولیسمی هستند که به دو صورت موقت و دائمی قابلیت استفاده دارند. در این پژوهش به بررسی اثر پارامتر فشار در فرآیند ساخت افزایشی FDM زیستی بر ضریب اتلاف Tan  استنت پلیمری هوشمند پرداخته شده است. هدف از پژوهش حاضر افزایش اثر حافظه شکلی استنت‌های پلیمری بدون استفاده از پلاستی‌سایزرها یا روان‌سازها و نیز بدون استفاده از ترکیب نانو ذرات‌ پلیمری و مرکب بوده است. نتایج استخراج شده در بررسی‌ آزمایشگاهی DMTA و SEM نشان داده است که تغییر فشار ساخت سبب کاهش 18.8 درصدی ضریب اتلاف همچنین افزایش اثر حافظه شکلی در دامنه ورود به ناحیه حافظه شکلی شده است. همچنین، افزایش نیروی واندروالس اتمی و کاهش طول پیوندهای کووالانسی و مولکولی در ساختار استنت حافظه‌دار را اظهار و تایید می‌کند. این تغییرات در ترکیب مولکولی، به استنت حافظه‌دار قابلیت ارتجاعی بیشتر و ظرفیت بهبود یافته برای ذخیره انرژی در دامنه هوشمند فعال را می‌بخشد.
کلیدواژه‌ها
ضریب اتلاف
Tan Delat
پلیمر حافظه‌دار SMP
فرآیند ساخت افزایشی

عنوان مقاله English

Reducing the damping factor in shape-memory scaffolds by increasing pneumatic pressure during the bio-extrusion process

نویسندگان English

Kamyab Pourbagheri Jirandehi 1
Abdolhossein Jalali Aghchai 2
Shahram Etemadi Haghighi 3
Seyed Hashem Sezavar Seyedi Jandaghi 4
1 Research assistant,, Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
2 Associate Professor, Faculty of Mechanical Engineering, K. N. Toosi University of Technology, Tehran, Iran.
3 Department of Mechanical Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
4 Professor, Research Center for Prevention of Cardiovascular Disease, Institute of Endocrinology and Metabolism, Iran University of Medical Sciences, Tehran, Iran
چکیده English

Cardiac stent are intracorporeal structures used to open blocked coronary arteries caused by fatty plaques or metabolic abnormalities, and they can be utilized in either temporary or permanent forms. In this study, the effect of pressure parameter in the additive bio-manufacturing process (FDM) on the loss coefficient (Tan δ) of smart polymeric stents was investigated. The objective of this research is to enhance the shape memory effect of polymeric stents without the use of plasticizers or lubricants, and without the addition of polymeric nanocomposites. The results obtained from experimental DMTA and SEM analysis indicate that pressure variation during manufacturing leads to an 18.8% reduction in the loss coefficient and enhances the shape memory effect in the range approaching the shape memory region. Additionally, the results confirm the increase in atomic Van der Waals forces and the reduction of covalent and molecular bond lengths within the structure of the memory stent. These molecular composition changes provide the memory stent with greater elasticity and an improved capacity for energy storage within the smart active range.

کلیدواژه‌ها English

Loss coefficient
Tan &‌delta
Shape memory polymer (SMP)
Additive manufacturing process
1-     
[1]    Takashima K, Noritsugu T, Rossiter J, Guo S, Mukai T. Development of curved type pneumatic artificial rubber muscle using shape-memory polymer. InSICE Annual Conference 2011 2011 Sep 13 (pp. 1691-1695). IEEE.
 
[2]    Takashima K, Sugitani K, Morimoto N, Sakaguchi S, Noritsugu T, Mukai T. Pneumatic artificial rubber muscle using shape-memory polymer sheet with embedded electrical heating wire. Smart materials and structures. 2014 Oct 16; 23(12):125005.
 
[3]    Chua CK, Leong KF, Lim CS. Rapid prototyping: principles and applications. World scientific; 2010.
 
[4]    Espalin D, Muse DW, MacDonald E, Wicker RB. 3D Printing multifunctionality: structures with electronics. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014 May; 72:963-78.
[5]    Vanek J, Galicia JA, Benes B. Clever support: Efficient support structure generation for digital fabrication. InComputer graphics forum 2014 Aug (Vol. 33, No. 5, pp. 117-125).
 
[6]    Langelaar M. Topology optimization of 3D self-supporting structures for additive manufacturing. Addit Manuf 12: 60–70.
 
[7]    Wu J, Yuan C, Ding Z, Isakov M, Mao Y, Wang T, Dunn ML, Qi HJ. Multi-shape active composites by 3D printing of digital shape memory polymers. Scientific reports. 2016 Apr 13; 6(1):24224.
 
[8]    Ge Q, Sakhaei AH, Lee H, Dunn CK, Fang NX, Dunn ML. Multimaterial 4D printing with tailorable shape memory polymers. Scientific reports. 2016 Aug 8; 6(1):31110.
 
[9]    Yang Y, Chen Y, Wei Y, Li Y. 3D printing of shape memory polymer for functional part fabrication. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2016 Jun; 84:2079-95.
 
[10] Yuan S, Bai J, Kai Chua C, Zhou K, Wei J. Characterization of creeping and shape memory effect in laser sintered thermoplastic polyurethane. Journal of Computing and Information Science in Engineering. 2016 Dec 1; 16(4):041007.
 
[11] Anas K, David S, Babu RR, Selvakumar M, Chattopadhyay S. Energy dissipation characteristics of crosslinks in natural rubber: an assessment using low and high-frequency analyzer. Journal of Polymer Engineering. 2018 Aug 28; 38(8):723-9.
 
[12] Ornaghi HL, Neves RM, Monticeli FM, Thomas S. Modeling of dynamic mechanical curves of kenaf/polyester composites using surface response methodology. Journal of Applied Polymer Science. 2022 May 10; 139(18):52078.
 
[13] Pothan LA, Oommen Z, Thomas S. Dynamic mechanical analysis of banana fiber reinforced polyester composites. Composites Science and technology. 2003 Feb 1; 63(2):283-93.
 
[14] Lorandi NP, Cioffi MO, Ornaghi Jr H. Dynamic mechanical analysis (DMA) of polymeric composite materials. Scientia cum Industria. 2016 Mar 20; 4(1):48-60.
 
[15] Ornaghi, H.L., Neves, R.M., Monticeli, F.M. and Thomas, S., 2021. Modeling of dynamic mechanical curves of kenaf/polyester composites using surface response methodology. Journal of Applied Polymer Science, p.52078.
[16] Pothan, L.A., Oommen, Z. and Thomas, S., 2003. Dynamic mechanical analysis of banana fiber reinforced polyester composites. Composites Science and technology, 63(2), pp.283-293.
[17] Lorandi, N.P., Cioffi, M.O.H. and Ornaghi Jr, H., 2016. Dynamic mechanical analysis (DMA) of polymeric composite materials. Scientia cum Industria, 4(1), pp.48-60.
[18] Pothan, L.A., Thomas, S. and Groeninckx, G., 2006. The role of fibre/matrix interactions on the dynamic mechanical properties of chemically modified banana fibre/polyester composites. Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 37(9), pp.1260-1269.
[19] Vijayan, P.P., Puglia, D., Kenny, J.M. and Thomas, S., 2013. Effect of organically modified nanoclay on the miscibility, rheology, morphology and properties of epoxy/carboxyl-terminated (butadiene-co-acrylonitrile) blend. Soft Matter, 9(10), pp.2899-2911.
مهندسی متالورژی
دوره 28، شماره 2
تابستان 1404
صفحه 108-115

  • تاریخ دریافت 05 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری 21 بهمن 1403
  • تاریخ پذیرش 30 بهمن 1403