فهرست مطالب

بسپارش - سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 42، بهار 1401)

فصلنامه بسپارش
سال دوازدهم شماره 1 (پیاپی 42، بهار 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/04/05
  • تعداد عناوین: 7
|
  • مهدی شیخی، فاطمه رفیع منزلت* صفحات 3-13
    بافت های بدن انسان مجموعه پیچیده ای از چند نوع یاخته مختلف است که روی ماتریس برون یاخته ای (ECM) پراکنده شده اند. افزون بر عوامل زیست شیمیایی و شیمی فیزیکی، تغییرات پویا در خواص مکانیکی-ساختاری ECM، به تغییر رفتار یاخته از قبیل تکثیر، تمایز و ماهیت طبیعی منجر می شود. از آنجا که هر گونه فعالیت یاخته در درون بدن، روی بستر دینامیکی بوده، لازم است تا شرایطی فراهم شود که محیط دینامیکی درون بدن را بتوان در مطالعات، شبیه سازی کرد. بنابراین، پژوهشگران به منظور طراحی بسترهای کشت یاخته و داربست های هوشمند مهندسی بافت نیازمند زیست مواد هوشمندی هستند که بتوانند به عنوان بستری قدرتمند عمل کنند. پلیمرهای حافظه شکلی (SMP) و پلیمرهای تغییر شکل دهنده (SCP) نسل جدیدی از پلیمرهای هوشمند هستند که می توانند در مجاورت یک محرک از شکل A به B تبدیل شوند و خواص مکانیکی و ساختاری جدیدی را در شکل جدید ایجاد کنند. اگرچه تاکنون مطالعات مهندسی بافت درباره بسترهای ایستا انجام شده است، اما امروزه معلوم شده، سرنوشت یاخته در تکثیر و تمایز متاثر از شرایط دینامیکی محیط است. بنابراین، پژوهش های اخیر درباره طراحی بسترهایی با ویژگی های واپایش پذیر متمرکز شده است. در این مقاله مروری، ابتدا اصول اولیه علم مکانوبیولوژی معرفی شده و سپس به پژوهش های انجام شده در زمینه طراحی بسترهای هوشمند برپایه پلیمرهای SMP و SCP پرداخته می شود. بدیهی است، آشنایی با روش های نوین مهندسی بافت، که بتوانند شرایط واقعی را حین تشکیل اندام، ترمیم، عضله سازی و سایر موارد فراهم آورند، می تواند چشم انداز نوآورانه تری را پیش روی پژوهشگران ایجاد کند.
    کلیدواژگان: مکانوبیولوژی، پلیمر هوشمند، پلیمر حافظه شکلی، پلیمر تغییر شکل دهنده، زیست مواد
  • یاسین خلیلی*، عباس هاشمی زاده، سارا یاسمی صفحات 14-24
    تنها %10 از مخازن نفتی ایران دارای ساختار شنی هستند و باقی  آن ها ساختار کربناتی دارند. بنابراین ،بخش نسبتا زیادی از نفت موجود در این مخازن سنگین است و با روش های معمولی استحصال پذیر نیست. بدین دلیل، از روش هایی تحت عنوان ازدیاد برداشت برای افزایش ضریب بازیافت مخازن نفتی استفاده می شود. ازدیاد برداشت با روش های ثانویه و ثالث انجام می شود که روش های گرمایی و شیمیایی و تزریق گاز از جمله روش های ثالث هستند. از روش های شیمیایی، سیلاب زنی پلیمری است. از سال ها پیش، از پلیمر ها برای کنترل تحر ک پذیری آب تزریقی و ازدیاد برداشت از مخازن نفتی استفاده می شود. پلیمر ها با افزایش گرانروی، سبب کاهش تحرک پذیری آب، افزایش پایداری نیم رخ حرکتی، کاهش پدیده انگشتی شدن سیال تزریقی و در نهایت افزایش تولید نفت از درون مخزن می شوند. در این مقاله، ابتدا کاربرد پلیمر در مخازن نفتی، سپس انواع پلیمر های استفاده شده در بحث ازدیاد برداشت نفت از جمله پلی آکریل آمید ها ، پلیمر سطح فعال قلیایی، زانتان ها، پلی ساکاریدها و هیدروکسی اتیل سلولوز بررسی شده است. در ادامه، عوامل مخرب ساختار پلیمر، عوامل اثرگذار بر سیلاب زنی پلیمری، الگوهای مختلف تزریق، معیار های غربالگری و به طور کلی پارامتر های موثر بر انجام موفقیت آمیز عملیات و ابعاد کلی آن و نیز شبیه سازی موفق علمیات سیلاب زنی پلیمری در یکی از مخازن ایران بررسی شده است.
    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت نفت، مخازن نفت سنگین، سیلاب زنی پلیمری، انواع پلیمر، معیارهای غربالگری
  • محمدحسین جندقیان*، یاسمن مداح، احسان نیک زینت، عبدالحنان سپاهی، رضا راشدی، مریم ماسوری صفحات 25-35

    امروزه، تقریبا اغلب پژوهشگران پلیمری از روش های ریولوژی برای شناسایی ریزساختار انواع سامانه های پلیمری بهره می برند. از معروف ترین و کاربرد ی ترین این روش ها، روش برش نوسانی دامنه کوتاه (SAOS) برای مذاب های پلیمری است که اطلاعات بسیار ارزشمندی از ریزساختار ماده بررسی شده در اختیار پژوهشگران قرار می دهد. مواد گوناگون در این آزمون، صرفا در ناحیه گرانروکشسان خطی بررسی می شوند. اما در واقعیت، پلیمرها (خام، آلیاژی، کامپوزیتی و غیره) در اکثر روش های شکل دهی در معرض برش های بسیار بیشتر از ناحیه گرانروکشسان خطی قرار می گیرند. بدین دلیل، بررسی رفتار غیرخطی پلیمرها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. ریولوژی تبدیل فوریه، یکی از به روز ترین روش های شناسایی ریزساختار پلیمرهاست. استفاده از تغییر شکل های نوسانی بزرگ که به خروج از ناحیه گرانروکشسان خطی منجر می شود، اساس روش ریولوژی تبدیل فوریه است. پاسخ تنش به این تغییر شکل های بزرگ، افزون بر هارمونی اصلی، شامل هارمونی های فرد بالاتر نیز شده که این مسیله به پیچیده شدن شکل پاسخ منجر می شود. در روش ریولوژی تبدیل فوریه، برای بررسی پاسخ یادشده از تبدیل پاسخی پیچیده در حوزه زمان به پاسخی ساده در حوزه بسامد استفاده می شود. این پاسخ دارای اطلاعات بسیار ارزشمندی درباره ریزساختار ماده است که استخراج این اطلاعات از پاسخ های خروجی دستگاه در دامنه گرانروکشسان خطی (با این دقت) امکان پذیر نیست.

    کلیدواژگان: رئولوژی، تبدیل فوریه، آلیاژ پلیمری، گرانروکشسان، غیرخطی
  • مهدی نوری*، فاطمه احدی، مصطفی جمشیدی اوانکی صفحات 36-52

    الکتروریسی، از روش های آسان و کارآمد برای تهیه نانوالیاف در مقیاس آزمایشگاهی و صنعتی است. طی سال های اخیر، مطالعات انجام شده بیانگر توجه ویژه به ساختارهای خاص، افزایش کاربرد و رفع نقص های روش های پیشین است. ساختار دوخاصیتی، از ساختارهای نوین و پرکاربرد است که گزارش های منتشرشده درباره آن، به دلیل محدودیت و چالش های موجود در دستیابی به ساختار دوخاصیتی، از قبیل طراحی افشانک، جدایش فاز دو محلول پلیمری در حین الکتروریسی، واپایش سرعت جریان، درنظرگرفتن ولتاژ بهینه و سایر پارامترها، محدود است. الکتروریسی مجاور یکی از راه های معمول برای دستیابی بدین ساختار خاص است که می توان به کمک آن و طراحی افشانک مناسب، دو محلول پلیمری را به طور هم زمان الکتروریسی کرد. در این روش، تهیه افشانک و طراحی پارامترهای وابسته به آن مانند قطر سوزن، زاویه و فاصله بین دو افشانک، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. همچنین، پارامترهای مربوط به رفتار ریولوژیکی پلیمر، به ویژه گرانروی، از نکات حیاتی در دستیابی بدین ساختار خاص است. در این مقاله، ضمن مرور روش های تهیه نانوالیاف دوخاصیتی به روش الکتروریسی مجاور، ساختارهای نوین بر مبنای نانوالیاف دوخاصیتی شامل بررسی ساختار و روش های تولید از طریق الکتروریسی مجاور نیز به طور اجمالی بررسی شده است.

    کلیدواژگان: الکتروریسی مجاور، نانوالیاف دوخاصیتی، طراحی افشانک، ساختار دوخاصیتی، طراحی
  • زینب روزبهانی*، مهرنوش محمدی صفحات 53-63

    ظروف تحت فشار یکی از کاربرد ی ترین و پرخطر ترین تجهیزات در صنایع مختلف هستند. این ظروف براساس جنس و ساختار به چهار نوع تقسیم می شوند. ضعف در طراحی، ساخت و تولید، کارکرد و به ویژه انتخاب نادرست مواد از عوامل شکست ظروف تحت فشار هستند. با ورود کامپوزیت ها به دنیای این ظروف، بسیاری از ضعف های طراحی جبران و خواص مکانیکی آن ها بهبود یافته است. وزن ظرف با بهره گیری از پلیمر های پرچگالی مانند پلی اتیلن، کاهش یافته است. ظروف تحت فشار نوع چهارم با استفاده هم زمان از ساختار کامپوزیتی و آستری پلیمری قابلیت کاهش وزن تا یک پنجم و دو برابرشدن عمر مفید نسبت به ظروف نوع اول می یابند. از مزایای ظروف نوع چهارم، مقاومت در برابر خوردگی، عدم خستگی در بارگذاری های پیاپی، سبک و قابل حمل بودن، فشار عملیاتی زیاد (bar 700) و عدم پیچیدگی روش تولید بوده و از معایب آن، هزینه تولید زیاد به واسطه استفاده از الیاف کربن است. از این ظروف در ذخیره سوخت های جایگزین نظیر هیدروژن و کپسول های اکسیژن فردی قابل حمل استفاده می شود. در این مقاله، انواع ظروف تحت فشار به طور اجمالی مرور شده و نوع چهارم با سایر انواع دیگر مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: ظروف تحت فشار، ساختار کامپوزیتی، آستری پلیمری، پلی اتیلن، الیاف کربن
  • امیرحسین یزدان بخش* صفحات 64-75

    پلی اوره با توجه به ساختار و خواص منحصر به فرد و شیوه به نسبت آسان اعمال آن، حتی در مکان های با دسترسی سخت، توجه مهندسان و فعالان ساختمان را به عنوان مصالح ساختمانی مدرن جلب کرده است. محدوده گسترده خواص عالی این پلیمر از قبیل دوام و مقاومت زیاد در برابر عوامل جوی، شیمیایی و زیستی آن را به گزینه عالی برای صنعت ساختمان تبدیل کرده است. قابلیت تقویت مصالح و سازه های ساختمانی همراه با مقاومت عالی در برابر خوردگی و سایش، به طور چشمگیری محبوبیت پلی اوره را به عنوان یک پوشش محافظ در صنعت ساختمان افزایش داده است. در این صنایع درزگیری و عایق بندی کف ها و سطوح مختلف با استفاده از پوشش پلی اوره نیز مورد توجه قرار گرفته است. فناوری پوشش های پلی اوره، فناوری سبز و بدون آلودگی و سمیت برای محیط زیست است که مزیت اساسی نسبت به بسیاری از فناوری های رقیب در صنعت ساختمان به شمار می رود. استفاده از سامانه های کامپوزیتی پلی اوره به منظور بهینه سازی خواص مختلف مانند خواص مکانیکی و گرمایی و همچنین کاهش هزینه ها و بار اقتصادی در حال افزایش است. در مقاله حاضر، کاربردهای چندگانه مواد برپایه پلی اوره در صنغت ساختمان شرح داده می شود.

    کلیدواژگان: پلی اوره، سامانه پوششی، ساختمان، مواد محافظ، تقویت
  • همکاران تحریریه صفحات 76-82
|
  • Mehdi Sheikhi, Fatemeh Rafiemanzelat * Pages 3-13
    The tissues in the human body comprise complex assemblages of several different types of cells that are dispersed on an extracellular matrix (ECM). In addition to biochemical and chemophysical factors, dynamic changes in the mechanical-structural properties of ECM lead to changes in cell behavior such as proliferation, differentiation, and its nature. Since any activity of the cells takes place on a dynamic substrate in the body, it is necessary to provide conditions in which the dynamic environment inside the body can be simulated. Therefore, researchers need intelligent biomaterials that can act as a powerful substrate to design smart cell culture platforms and tissue engineering scaffolds, as well as to simulate this complex environment. Shape memory polymers (SMPs) and shape-changing polymers (SCPs) are the new generations of intelligent materials that can be converted from shape A to shape B in a response to a stimulus, creating new mechanical and structural properties. Although tissue engineering studies on static substrates have been performed so far, it is now clear that the fate of cells in proliferation and differentiation is influenced by the dynamic conditions of the environment. However, recent studies have been focused on designing new substrates to mimic the dynamic microenvironment. In this review article, a brief definition of cell mechanobiology is introduced and then the recent advances in the design of SMPs and SCPs used in fundamental cell mechanobiology studies were highlighted. A survey of the current review can create a more innovative perspective for researchers in this field.
    Keywords: Mechanobiology, smart polymer, shape memory polymer, shape changing polymer, Biomaterials
  • Yasin Khalili *, Abbas Hashemizadeh, Sara Yasemi Pages 14-24
    Only 10% of Iran's oil reservoirs have a sandy structure and the rest have a carbonate structure. Therefore, a relatively large part of the oil in these reservoirs is heavy and can not be extracted by conventional methods. For this reason, methods called enhanced recovery are used to increase the recovery factor of oil reservoirs. Enhanced recovery is performed by secondary and tertiary methods, which include thermal and chemical methods and gas injection are among the tertiary methods. One of the chemical methods is polymer flooding. For many years, polymers have been used to control the mobility of injected water and to enhanced recovery of oil reservoirs. By increasing the viscosity of polymers, they reduce the mobility of water, increase the stability of the kinematic profile, reduce the phenomenon of finger injection of the injected fluid, and finally increase the oil production from the reservoir. In this paper, first the application of polymers in oil reservoirs, then the types of polymers used in the discussion of enhanced oil recovery, including polyacrylamides, alkali-surfactant-polymer, xanthanes, polysaccharides, and hydroxyethyl cellulose have been investigated. In addition, destructive factors of polymer structure, factors affecting polymer flooding, different injection patterns, screening criteria, and in general parameters affecting the succesful operation and its general dimensions, as well as, simulation of polymer flooding in one of the Iranian oil fields are investigated.
    Keywords: enhanced oil recovery, heavy oil reservoirs, polymer flooding, types of polymers, screening criteria
  • MohammadHossein Jandaghian *, Yasaman Maddah, Ehsan Nikzinat, Abdolhannan Sepahi, Reza Rashedi, Maryam Masoori Pages 25-35

    Today, almost all polymer researchers use rheological methods to identify the microstructure of various polymer systems. One of the most popular and widely used methods is the small amplitude oscillatory shear (SAOS) test. SAOS provides a set of valuable information about the microstructure of polymeric materials. Various materials in this test are examined only in the linear viscoelastic region (LVR). However, polymer melts (raw, alloy, composite, etc.) are exposed to a much higher shear rate in processing methods. Therefore, the study of the non-linear behavior of polymers is of particular importance. Fourier transform rheology (FT rheology) is one of the most advanced methods for identifying the microstructure of polymers. The use of large amplitude oscillatory shear (LAOS), which leads to departure from the LVR, is the basis of the method. The stress response to this large deformation has the basic harmonies and involves higher odd harmonies that complicate the response form. In this method, the Fourier transform technique is used to convert a complex response in the time domain to a simple response in the frequency domain. The mentioned response contains valuable information about the microstructure of materials, which is impossible to extract (with this high accuracy) from the output responses in the LVR.

    Keywords: Rheology, Fourier Transform, Polymeric Alloy, viscoelastic, Nonlinear
  • Mahdi Nouri *, Fatemeh Ahadi, Mostafa Jamshidi Avanaki Pages 36-52

    Electrospinning is an easy and efficient method for preparing nanofibers on laboratory and industrial scales. In recent years, various studies have been done with special attentions to specific structures, increasing the application and eliminating the shortcomings of previous methods. Janus structure is one of the new and widely used structures that due to the limitations and challenges in achieving this structure, such as nozzle design, phase separation of two polymer solutions during electrospinning, flow rate control, optimal voltage and other parameters, the published reports in this field, are limited. Side-by-side electrospinning is one of the common ways to achieve this special structure. In this method, with appropriate nozzle design, two polymer solutions can be electrospun simultaneously. In addition, the nozzle design and the related parameters such as needle diameter, angle, and distance between the nozzles are of special importance. Also, parameters related to the rheological behavior of the polymer, especially viscosity, are crucial in achieving this particular structure. In this paper, the methods of preparation of Janus nanofibers by side-by-side electrospinning method, new structures based on these nanofibers, including the study of structure and production methods through side-by-side electrospinning, are briefly reviewed.

    Keywords: side-by-side electrospinning, Janus nanofiber, nozzle design, Janus structure, polymer solution
  • Zeinab Rouzbehani *, Mehrnoush Mohammadi Pages 53-63

    Pressure vessels are one of the most widely used and high-risk equipment in various industries. Pressure vessels are divided into four types based on material and structure. Weakness in design, construction and production, service and especially incorrect choice of materials are the causes of pressure vessel failure. With the introduction of composites into the world of these vessels, many design weaknesses and their mechanical properties have been improved. By using high density polymers such as polyethylene, the weight of the pressure vessel is reduced. Type IV pressure vessels with the simultaneous use of composite structure and polymer liner are able to reduce weight by up to one-fifth and double the useful life compared to the type I of vessels. The advantages of the fourth type of pressure vessels are corrosion resistance, no fatigue in consecutive loads, lightness and portability, high operating pressure (700 bar) and lack of complexity of the production method, and their disadvantage is the high production cost due to the use of carbon fibers. These pressure vessels are used to store alternative fuels such as hydrogen and portable individual oxygen capsules. In this article, the pressure vessels types are briefly reviewed and the fourth type is compared with other types.

    Keywords: Pressure Vessels, Composite Structure, Polymer Liner, polyethylene, carbon fiber
  • Amirhosein Yazdanbakhsh * Pages 64-75

    Polyurea has drawn the attention of construction activists and engineers as a modern building material due to its unique structure, unique properties, and relatively easy application even in hard-to-reach places. A wide range of excellent properties such as durability and high resistance against the atmospheric, chemical, and biological factors have made this polymer a superb option for the construction industry. The ability to reinforce the building materials and structures coupled with excellent resistance against corrosion and abrasion has dramatically increased the popularity of polyurea as a protective coating in the construction industry. In these industries, sealing and insulating the different floors and surfaces have also been considered using the polyurea coating. Polyurea coating technology is a green technology without pollution and toxicity to the environment, which is an essential advantage over many competing technologies in the construction industry. The use of polyurea composite systems to optimize various properties such as mechanical and thermal properties in addition to reducing the costs and economic burden is increasing. In the present paper, multiple applications of polyurea-based materials in the construction industry are discussed.

    Keywords: polyurea, coating system, construction, protective materials, reinforcement
  • Editor Staffs Pages 76-82