انقلابی در ایمپلنت دندان | اختراع یک کامپوزیت گیاهی که از استخوان سخت‌تر است

به گزارش همشهری آنلاین و به نقل از وب‌سایت نیواطلس، ماده اصلی این نمونه، آن چیزی است که به عنوان نانوبلورهای سلولز (CNC) شناخته می‌شود. اینها از طریق فرآیند هیدرولیز اسید از الیاف سلولزی که دیواره سلولی درختان را تشکیل می‌دهند به دست می‌آیند.

در سطح نانو، CNCها سفت‌تر و قوی‌تر از کولار هستند. بنابراین، پیش‌تر این امیدواری ایجاد شده بود که اگر آنها به پلیمرهای موجود اضافه شوند، بتوانند آن پلیمرها را قوی‌تر کنند. با این حال، متأسفانه، CNها هنگام اضافه شدن تمایل به جمع شدن داشتند، به علاوه آنها فقط پیوندهای ضعیفی با مولکول‌های پلیمر ایجاد کردند.

در تلاش برای رفع این مشکلات، پروفسور جان هارت و همکارانش با مخلوط کردن پودر CNC تجاری موجود با یک پلیمر مایع مصنوعی، در نسبتی که برای تولید ژل بهینه شده بود، کار را شروع کردند. سپس از یک کاوشگر اولتراسونیک برای شکستن توده‌های CNC که درون آن ژل تشکیل شده بود استفاده کردند. انجام این کار به تک تک نانوکریستال‌ها اجازه می‌دهد تا در سراسر ژل پراکنده شوند؛ بنابراین آنها می‌توانند پیوندهای قوی با مولکول‌های پلیمر ایجاد کنند.

سپس مقداری از ژل از طریق نازل یک چاپگر سه بعدی اکسترود و مقداری نیز در قالب ریخته شد. در هر دو مورد، هنگامی که ژل متعاقبا خشک و منقبض شد، نتیجه نهایی جامد سختی بود که از ۶۰ تا ۹۰ درصد CNC تشکیل شده بود.

علاوه بر این، مشخص شد که کامپوزیت دارای ریزساختاری شبیه آجر و ملات است، شبیه به ساختاری که به پوشش خرچنگ و برخی از پوسته‌های نرم تن استحکام می‌بخشد. همچنین نشان داده شد که این ساختار مانع از گسترش ترک‌ها در مواد می‌شود.

آزمایش‌های انجام‌شده بر روی قطعات به اندازه یک پنی از فیلم ساخته‌شده از کامپوزیت نشان داد که «قوی‌تر و سخت‌تر از برخی از انواع استخوان و سخت‌تر از آلیاژهای معمولی آلومینیوم است». محققان همچنین از این ماده یک مدل دندان انسان در اندازه واقعی ساختند تا نشان دهند چگونه می‌توان روزی از آن برای تولید ایمپلنت‌های دندانی استفاده کرد.

در این بین، دانشمندان در تلاشند تا میزان انقباض کامپوزیت را با خشک شدن به حداقل برسانند. سپس برای ایجاد اشیاء بزرگ‌تر اقدام کنند.

هارت می‌گوید: «با ایجاد کامپوزیت‌ها با CNC در بارگذاری بالا، می‌توانیم خواص مکانیکی به مواد مبتنی بر پلیمر بدهیم که قبلا هرگز نداشتند. اگر ما بتوانیم مقداری پلاستیک مبتنی بر نفت را با سلولز طبیعی جایگزین کنیم، مسلما برای سیاره نیز بهتر خواهد بود.»