بررسي سنتز بيوسراميك انستاتيت نانوساختار از باطله معدني سرپانتين

كارشناسي ارشد

انستاتيت نانوساختار به دليل زيست¬فعاليت و خواص مكانيكي مطلوب در كاربردهاي مهندسي بافت استخوان از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. انستاتيت در طبيعت، نام كاني و فاز محلول جامد در كانسنگ¬هاي سرپانتينيت و منيزيت است كه خالص آن به ندرت در طبيعت يافت مي¬شود. سالانه مقدار زيادي باطله سرپانتين در طي استخراج سنگ معدن منيزيت در ايران به صورت ناخواسته توليد مي¬شود. باطله معدني سرپانتين به دليل قيمت بسيار پايين آن و منبع منيزيوسيليكاتي مناسب به عنوان ماده اوليه اصلي در اين پژوهش انتخاب شده است. پيش¬مواد مورد نياز براي سنتز نانوپودر انستاتيت شامل منيزيم سولفات و سديم سيليكات است. ابتدا باطله معدني به روش ليچينگ اسيدي با اسيد سولفوريك فرآوري و سيليس رسوبي به صورت جامد حل نشده از كانسنگ سرپانتين جداسازي شد. عوامل مؤثر بر فرآيند ليچينگ اسيدي باطله معدني سرپانتين شامل: دماي واكنش، زمان واكنش و غلظت اسيد است. ليچانت (سيليس رسوبي) محلول سيليكات سديم به روش رفلاكس و محلول سولفات منيزيم ساخته شد. از روش تاگوچي با آرايه متعامد L4 براي كاهش تعداد آزمايش¬ها و بهينه¬سازي پارامترها استفاده شد. پس از تهيه و خالص¬سازي پيش¬مواد، از روش همرسوبي به كمك سورفكتانت (پلي¬اتيلن¬گلايكول) براي ساخت نانوپودر انستاتيت به كار گرفته شد. در روش همرسوبي، عوامل مؤثر بر فرآيند شامل: غلظت سورفكتانت، زمان و دماي كلسيناسيون بررسي شده است. در اين روش محـلول سيليـكات سـديم به صورت آهسـته درون محلـول سولفات منـيزيم با نسبـت مولـي Mg/Si = 1.2/1 تيتر و رسوب هيدروژل MgO.SiO2.xH2O تشكيل شد. پس از شستشوي ژل، نمونه درون آون در دماي oC 120 به مدت 24 ساعت خشك كرده و طبق آناليز حرارتي همزمان STA در دماي oC 850 به مدت 2 ساعت كلسينه گرديد. نتايج طيف¬سنجي پراش پرتو ايكس (XRD) نشان داد كه اندازه ميانگين كريستاليت نانوپودر انستاتيت 35 نانومتر بوده و به صورت تك فاز است. تصوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) نشان داد كه نانوپودر سنتز شده از شدت آگلومراسيون پاييني برخوردار بوده و دامنه اندازه ذرات بين 15 تا 150 نانومتر است. نتايج آزمون BET به صورت تك نقطه اي نشان داد كه سطح ويژه نانوپودر سنتز شده برابر با 217 گرم بر سانتي متر مربع است كه مشخصه¬اي براي نانوساختار بودن مي¬باشد.

192973

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي نانوفناوري - نانومواد

دكتر سيد مرتضي نقيب