فهرست مطالب

فصل اول:مقدمه

۳-۱- تبیین موضوع و چارچوب پژوهش

روش تزریق دقیق و جهتدار سیالی امروزه در صنایع الکترونیک و نیز مهندسی بافت و غیره، با توجه به پژوهشهای انجام شده و نتایج حاصل، کاربرد گستردهای دارد. به سبب دقتهای بالای مورد نیاز در این فرایند و ابعاد کار که گسترهای بین چندین میلیمتر تا چند صد میکرومتر و در مواردی کمتر را نیز شامل می گردد، جز تکنولوژیهای پیچیده محسوب میگردد. به همین سبب رشد و پیشرفت در این مجموعه از فرایندها، بر سرعت و دقت مورد نیاز در صنایع وابسته و کاهش قیمت و ابعاد محصولات می افزاید. به علاوه این امر سبب پیشرفت چشمگیری در زمینه مهندسی باقت و ساخت بافت ها و ارگان های طبیعی یا ویژگیهای ساختاری متنوعی خواهد شد. حصول به این اهداف، علاوه بر رشد و توسعه علمی، صنعتی، افزایش سرمایه ملی برای هر کشوری، بر سطح سلامت و افزایش امید به زندگی در جامعه خواهد افزود.

۱- ۸ – ساختار پایان نامه

در این پایان نامه، ابتدا در فصل ۲ به مرور ادبیات پژوهشی همچون مبانی مهندسی بافت و روشی – های ساخت داربست پرداخته میشود. سپس معرفی مختصر و بیان مزایا و محدودیتهای روشهای تزریق سیال ارائه می گردد. پس از آن در فصل ۳ به معرفی سیال مورد استفاده در فرایند تزریق و خواص آن، پرداخته خواهد شد.در فصل ۴ ابتدا مدلسازی مجموعه سرنگ با در نظر گرفتن روش جابهجایی مثبت و انتخاب عملگر بررسی می شود و سپس با تغییر سیستم و بیان علت آن، مجموعه برای تزریق با فشار ثابت، مدل و طراحی می شود. به علاوه با استفاده از سیستم طراحی شده و روابط این فصل، مقدار ویسکوزیته سیالی نیز اندازه گیری شد. در فصل ۵ تئوری مسئله شکل گیری سیال خروجی از نازل و معرفی و بررسی اثر پارامترهای دخیل و شرایط مرزی مناسب با سیستم، ارائه می گردد. همچنین در پایان این فصل دو رابطه برای تخمین شکل سیالی خروجی بر روی بستر کار ذکر می شود و به علاوه خواص سیالی همچون کشش سطحی و زاویه تماس استاتیک نیز در این فصل با انجام آزمایش محاسبه می شوند. سپس میزان حساسیت روابط مورد استفاده به مقدار اندازه گیری شده خواص سیال در این پژوهش نیز مورد بررسی قرار میگیرد. با توجه به نتایج این بخشی، تحلیل عددی شکل سیال خروجی در فصل ۶ ارائه می شود. سرانجام با توجه به کلیه نتایج حاصل از فصول پیشین، نتایج و شرایط آزمایش سیستم در فصل ۷ ارائه خواهد گردید. در نهایت و با مقایسه نتایج سه فصل ۵ و ۶ و ۷، میتوان به نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات برای پژوهشهای آتی پرداخت که این مسئله در فصل ۸ مد نظر قرار گرفتهاست.

1-1-اهمیت وکاربرد موضوع

1-2-اهداف پژوهش

1-3-تبیین موضوع وچارچوب پژوهش

1-4-معرفی پارامترهای اساسی در فرایند تزریق سیال

1-5-فرضیات وروش پژوهش

1-6-نتایج مورد انتظار درپژوهش

1-7-مزایا ومحدودیت ها

1-8-ساختار پایان نامه

اثر تغییرات سرعت حرکت برروی شکل حاصل از تزریق

اثر تغییرات سرعت حرکت برروی شکل حاصل از تزریق

فصل دوم:مرور ادبیات

۱-۴-۲- روش تزریق ماده برای تولید داربست

این روش بر اساسی انتخاب و تزریق مواد با تطابق زیستی به عنوان نوعی چسب در قسمت آسیب دیده استخوان یا قالبی از پیش طراحی شده، است. از محاسن این روش، امکان شکل پذیری بالای چسب و نیز تزریق مستقیم آن در قسمت آسیب دیده است. علاوه بر این، این شیوه پتانسیل تزریق در محل در طول جراحی را نیز داراست. همچنین فاکتورهای رشد و سایر فاکتورهای زیستی لازم را در محل تزریق می توان با چسبب مخلوط نمود. افزون بر موارد ذکر شده، استفاده در فوتو- و یاترمال پلیمرها و انواع گوناگون سرامیکها در این روش از مزایای عمده این روش است. البته در استفاده از این ترکیب ها گاهی نیاز به افزودن موادی برای افزایشی استحکام مکانیکی بافت جدید است. با وجود همه موارد فوق این روش دارای محدودیتهایی است که از این جمله می توان به عدم کنترل بر روی بافت شکل گرفته، اشاره نمود. این مورد به ویژه در ترمیم بافتها در ابعاد بزرگتر همچون دندان ها و کانالها و غیره حائز اهمیت است. همچنین با توجه به ماده مورد استفاده، احتمال ایجاد قابلیت تکثیر در طول تزریق بسیار زیاد است که مورد قبلی را سبب می گردد .در شکل۳-۲ استفاده از این روش در ترمیم استخوان کشکک زانو مشاهده میگردد.

2-1-مرور مهندسی بافت وشیوه های مورد استفاده در ترمیم بافت آسیب دیده

2-1-1-پزشکی باززار وروشهای سنتی درتعویض وترمیم بافت های وآرگانها

2-1-2-تعریف مهندسی بافت وروشهای دستیابی مصنوعی به بافت

2-2-ملاحظات مربوط به طراحی وساخت داربست

2-3-روشهای مورد استفاده در ساخت داربست بافت های استخوانی-غضروفی

2-4-روش های ساخت وتولید داربست

2-4-1- روش تزریق ماده برای تولید داربست

2-4-2-روش قالبگیری حلال درتولید داربست

2-4-3-روش انجماد-خشکسازی درتولید داربست

2-4-4-روشهایی سالید فیریفرم درتولید داربست

2-5-جمع بندی

2-6-فرایند توزیع سیال وکاربرد آن

2-7-روشهای مورد استفاده درفرایند توزیع سیال

2-7-1-روش زمان-فشار

2-7-2-روش استفاده از شیر قطع کننده جریان

2-7-3-روش استفاده از پیچ دوار

2-7-4-روش جا به جایی مثبت

2-8-نتیجه گیری

استفاده از روش تزریق ماده در ترمیم استخوان کشکک

استفاده از روش تزریق ماده در ترمیم استخوان کشکک

فصل سوم:معرفی سیال

۱-۳ – مقدمه

در این پژوهشی از یک ماده فوتوپلیمری زیست تخریب پذیر به عنوان سیال تزریق شده استفاده شدهاست. در این فصل ابتدا در بخش ۲ مختصری در مورد مواد پلیمری و نحوه سنتز آنها ارائه میشود. سپس در بخش ۳ به شناخت و بررسی رفتار سیالات غیر نیوتنی پرداخته میشود.در ادامه فصل به اجزا تشکیل دهنده سیال مورد استفاده و توضیح در مورد خواص فیزیکی آن پرداخته میشود.

3-1-مقدمه

3-2-مقدمه ای مختصر درمورد مواد پلیمری وسنتز آنها 33

3-3-بررسی رفتار سیال

3-3-1-سیالات غیرنیوتنی

3-3-2-سیالات غیرنیوتنی مستقل از زمان

3-4-ترکیب سیال

3-5-خواص فیزیکی سیال

انواع روش های مورد استفاده در شیوه توزیع تماسی سیال

انواع روش های مورد استفاده در شیوه توزیع تماسی سیال

فصل چهارم:مدل سازی جریان سیال درون سرنگ واثرعملگر برآن

۱-۳-۴ – مقدمه

با توجه به مشکلات به وجود آمده در تامین عملگری که در قسمت قبل توضیح داده شد و با بررسی امکانات موجود و سایر روشی های مورد استفاده برای تزریق دقیق سیالی، در نهایت تصمیم بر تزریق سیال با اعمال فشار ثابت، گرفته شد. با توجه به محدودیت زمان برای خرید یک سیستم آماده بدین منظور، که به طور کنترلشده فشار ثابتی را برای تزریق ماده تامین نماید، سیستمی سادهتر با درنظر گرفتن همه این محدودیتها طراحی شد. در ادامه ابتدا به تئوری و استخراج روابط و مدلسازی تزریق سیال با فشار ثابت و سپسر معرفی سیستم مورد استفاده پرداخته می شود.

4-1-مقدمه

4-2-تزریق سیال به روش جابه جایی مثبت

4-2-1-روباط مربوط به دبی خروجی نازل

4-2-2-روابط مربوط به تخمین فشار

4-2-3-انتخاب عملگر

4-2-4-انتخاب نوع موتور پله ای ودرایور

4-2-5-درایورهای مورد استفاده برای موتورهای پله ای

4-2-6-نتایج حاصل از مدلسازی سیستم سرنگ به روش جابه جایی مثبت

4-2-7-نتیجه گیری

4-3-سیستم تزریق سیال با فشار ثابت

4-3-1-مقدمه

4-3-2-استخراج روابط

4-3-3-نتایج مدلسازی ازروش تزریق سیال با فشار ثابت

4-3-4-طراحی شکل وابعاد سیستم برای تزریق سیال با فشار ثابت

4-4-اندازه گیری ویسکوزیته سیال

شکل شماتیکی از مراحل ساخت یک بافت زنده در مهندسی بافت

شکل شماتیکی از مراحل ساخت یک بافت زنده در مهندسی بافت

فصل پنجم:بررسی شکل سیال خروجی ازنازل وشکل گرفته برروی بسترکار

5-1-مقدمه

 هنگامی که قطره ای از سیالی روی یک سطح جامد در حال سکون قرار می گیرد، بسته به نوع سیال و جامد و ارتباط آن دو از نظر میزان نیروی کشش سطحی بین این دو ماده ، سیال بر روی سطح جامد پخش می شود؛ به این پدیده تر شدگی طبیعی خود به خودی گفته می شود. این مرحله تا رسیدن سیال به نقطهای که مماس با آن در محل تماس سیال، جامد و هوا به مقدار ثابتی که زاویه تماس استاتیکی، s نامیده میگردد، ادامه مییابد. در این حالت این زاویه به جنس دو سیال و سطح جامد تنها بستگی خواهد داشت. در شکل ۵-۱۴ رابطه میزان این زاویه بر میزان توانایی سیال در تر کردن سطح جامد مشاهده می گردد.

۵- ۴-۲- بررسی اثر هندسه

از جمله عوامل اثرگذار بر روی شکل سیال شکل گرفته بر روی بستر کار، می نوان به پارامترهای مرتبط با هندسه سیستم در حالی تزریق اشاره نمود. این پارامترها عبارتند از فاصله نازل از بستر کار (H)، زاویهای که بستر کار با سطح افقی تشکیل میدهد  و نیز زاویه سر نازل با بستر کار(p). در این پژوهشی به هر سه این پارامترها و بررسی اثر آنها پرداخته شدهاست. البته در پژوهشهای انجام گرفته پیشین نظیر آنچه که در مرجع ا40ها ارائه شده، اثر تغییرات دو پارامتر اول مورد مطالعه قرار گرفته است. اما با انجام تحقیقات انجام شده، موردی که به مطالعه اثر تغییرات  نیز بپردازد یافت نشد و بنابراین به نظر می رسد که در نظر گرفتن این پارامتر می تواند از جمله نوآوریهای موجود در این کار باشد. گرچه شیخمورزانف در پژوهشی که در مرجع ا40ها ارائه شده، نقش تغییرات دو پارامتر H و  بر تغییرات زاویه تماس دینامیک به عنوان یکی از عواملی اثر گذار در طول تزریق سیالی را بررسی نموده است.

۵- ۲- ۵- رابطه تقریبی برای اندازه کانال ایجاد شده بر روی سطح بستر کار

برای محاسبه ابعاد شکل حاصل از تزریق سیالی بر روی بستر کار در هنگام تزریق نیاز به حل معادلات پیچیده ریاضی است. از طرفی سرعت حرکت بستر کار یکی از پارامترهای اثرگذار بر روی شرایط مرزی و نیز ابعاد کانال است که به عنوان یکی از ورودی های سیستم باید تعیین گردد. بدین منظور و با استفاده از فرضیات ارائه شده در مراجعا  در این قسمت سعی بر ارائه روابط و تخمین تابع مناسب برای بررسی اثر و رابطه پارامترهای مورد نظر است. همچنین با استفاده از روابط ارائه شده و نیز نتیجه آزمایشات که در ادامه توضیح داده می شود، مقدار کشش سطحی و زاویه تماس استاتیکی سیال نیز محاسبه می گردد.

5-1-مقدمه

5-2-مدلسازی مربوط به شکل گیری پل سیال

5-2-1-سرعت حرکت بستر کار

5-2-2-کشش سطحی

5-2-3-زاویه تماس

5-2-4-بررسی اثر هندسه

5-2-5-رابطه تقریبی برای اندازه کانال ایجاد شده برروی سطح بستر کار

5-3-بررسی آزمایشات ونتایج حاصل از آن برای اندازه گیری خواص سیال وتخمین شکل سیال برروی بستر کار

5-3-1-محاسبه کشش سطحی وزاویه تماس استاتیک ازنتایج حاصل از آزمایش تزریق سیال برروی شیشه درحالت سکون

5-3-2-تخمین شکل سیال تزریق شده برروی بستر کار متحرک

5-3-3-روابط تقریبی برای شکل گیری یک قطره درخروجی نازل ومیزان فشار لازم برای جدایش آن

5-4-بررسی میزان حساسیت جواب درمحاسبه ابعاد کانال به مقادیر اندازه گیری شده برای خواص سیال

5-4-1-بررسی حساسیت جواب به تغییرات ویسکوزیته سیال

5-4-2-بررسی حساسیت جواب ب میزان کشش سطحی وزاویه تماس استاتیک

مراحل انجام روش فوتوپلیمرزیراسیون

مراحل انجام روش فوتوپلیمرزیراسیون

فصل ششم:تحلیل عددی شکل سیال خروجی ازنازل وشکل گرفته برروی بستر کار

۶- ۲- معرفی نرم افزار

نرمافزار کامسولی مولتی قیز یکسی یک مجموعه کاملی شبیه سازی است که می تواند معادلات دیفرانسیل سیستمهای غیر خطی را توسط مشتقهای جزئی روش المان محدود در فضاهای یک، دو و سه بعدی حل نماید. این نرمافزار می تواند در حضور چالشهایی نظیر میدان های الکترومغناطیسی، کشش، دینامیک سیالات و دینامیک گاز به خوبی راهگشا باشد. کامسولی همچنین فرصتی برای حل مشکل به عنوان یک قرمول ریاضی (در فرم معادلات) و فیزیکی (انتخاب مدل قیزیکی ، به عنوان مثال مدل فرایند انتشار) را به شما میدهد. علاوه براین، این نرم افزار امکان حل همزمان یک مسئله با دو یا چند فیزیک متفاوت را فراهم می آورد. همچنین می توان از معادلات پیش تعریف شده برای اکثر پدیدههای موجود در علوم و فن آوری استفاده نمود، مانند انواع روش های انتقال حرارت و الکتریسیته، تئوری الاستیسیته، نفوذ مولکولی و انتقال جرم و انتشار، انتشار موج و جریان سیال

6-1-مقدمه

6-2-معرفی نرم افزار

6-3-معرفی روشهای حل وتفاوت ها

6-4-توضیح مدل

6-5-تفاوت درمش بندی

6-6-ارائه نتایج

6-6-1-بررسی تغییرات پارامتر ا

6-6-2- بررسی تغییرات پارامترHا

6-6-3- بررسی تغییرات پارامترUا

6-6-4- بررسی تغییرات پارامترا

6-7-نتیجه گیری

مراحل ساخت داربست با روش DD

مراحل ساخت داربست با روش DD

فصل هفتم:نتایج آزمایشات

۱-۷- مقدمه

در این قسمت نتایج حاصل از تزریق سیال با دایی ثابت که با استفاده از اعمال قشاری ثابت به سیستم تامین میگردد، ارائه می گردد. همچنین در انجام آزمایشات این مرحله، مطابق با آنچه که در فصول قبل توضیح داده شد؛ اثر تغییرات سرعت حرکت بستر کار، شیب آن و زاویه سوزن با آن مورد بررسی قرار گرفت. همانطور که توضیح داده شد، سیال مورد استفاده یک فوتوپلیمر با خواص فیزیکی ارائه شده در جدول ۷ – ۱ است. این خواص بر اساس نتایج حاصل از اندازه گیری های انجام شده در فصول ۳، ۴ و ۵ ارائه شدهاند.

7-1-مقدمه

7-2-آماده سازی سیستم جهت انجام آزمایشات

7-3-نتایج

7-4-بررسی علل خطا

7-4-1-روش اندازه گیری پارامترها وخطای موجود درتجهیزات مورد استفاده

7-4-2-نواقص موجود دربخش تئوری پژوهش

مراحل ساخت داربست در روش SLS

مراحل ساخت داربست در روش SLS

فصل هشتم:نتیجه گیری وارائه پیشنهادات

۸ – ۲- ارائه پیشنهادات

 برای پژوهشهای آتی با توجه به نواقص موجود در این پژوهش، در انجام پژوهشهای آینده، پیشنهادات زیر را می توان ارائه نمود:

۱. استخراج تابع رفتار سیال در برابر نرخ پایین برش برای به دست آوردن تابع ویسکوزیته سیال و استفاده در معادلات.

۲. استفاده از ابزارهای مناسب جهت اندازهگیری سایر خواص سیالی و نیز اندازه گیری نتایج آزمایشات و همینطور قطر سوزن.

۳. استفاده از روشی مناسب و دقیق برای تغییر شکل خروجی سوزن و ایجاد یک سوزن استوانهای شکل و یا تهیه نازل های مناسب برای این منظور.

۴. استفاده از روش تزریق سیالی با سرعت ثابت به سبب دقت و کنترل پذیری بالا.

۵. استفاده از روابط مربوط به سیالات غیر نیوتنی در بخش تئوری.

۶. بررسی تغییرات زاویه سوزن با سطح کار و اثر جزئی جهت حرکت در بخش تئوری و بررسی اثر آن در میزان عرض و ارتفاع کانال

۷. استفاده از روشهای حل عددی دقیق تر برای تخمین شکل سیال تزریق شده بر روی سطح.

۸. مدلسازی سیستم در نرمافزار و در فضای سه بعدی برای مطالعه اثرات میزان و جهت زاویه 0).

۹. بررسی اثرات تغییرات حجم جداره سرنگ در طول تزریق و اثر آن بر میزان دبی خروجی از سیالی۔

۱۰. انجام آزمایشات با تکرار و نیز بررسی حالات بیشتری برای تغییرات هریک از پارامترها.

8-1-نتیجه گیری

8-2-ارائه پیشنهادات برای پژوهش های آتی

فصل نهم:مراجع

9-1-فهرست مراجع انگلیسی

9-2-فهرست مراجع فارسی

فهرست اشکال

 شکل ۱-۱ شکل شماتیکی از دو روش تزریق سیالی به روش جابهجایی مثبت و فشار ثابت

شکل ۱-۲ منحنی تغییرات دبی خروجی از نازل بر حسب فشار داخلی سرنگ

شکل ۱-۳ منحنی تغییرات دبی خروجی از نازل بر حسب دما

شکل ۱-۴ منحنی تغییرات دبی خروجی از نازل بر حسب زمان به ازای مقادیر مختلف فشار درون سرنگ

شکل ۱-۵ اثر تغییرات سرعت حرکت بر روی شکل حاصل از تزریق

شکل ۲-۱ شکل شماتیکی از مراحل ساخت یک بافت زنده در مهندسی بافت

شکل ۲-۲ استفاده از روشی تزریق ماده در ترمیم استخوان کشکک

شکل ۲-۳ مراحل روش قالبگیری حلال

شکل ۲-۴ انواع روش های مورد استفاده در SFF

شکل ۲-۵ مراحل انجام روش فوتوپلیمر زیزاسیون

شکل ۲-۶ مراحل ساخت داربست در روشی SLS

شکل ۲-۷ مراحل ساخت داربست با روشی 3DP

شکل ۲-۸ مراحل ساخت داربست با روش DD

شکل ۲- ۹ نمونه داربست ساخته شده با روش پرینت ۳ بعدی

شکل ۲-۱۰ کاربرد روشهای مبتنی بر توزیع سیال در الکترونیک

شکل ۲-۱۱ انواع روش های مورد استفاده در شیوه توزیع تماسی سیالی

شکل ۳-۱ منحنی کیفی رفتار سیالات گوناگون در برابر نرخ برشی

شکل ۳-۲ منبع نور و ماده پس از تابش نور

شکل ۴-۱ نیروهای وارد بر یک المان سیال در نازل

شکل ۴-۲ شماتیک حجم کنترل سرنگ

شکل ۴-۳ انواع موتورهای پلهای

شکل ۴-۴ منحنی تورک بر حسب سرعت

شکل ۴-۵ منحنی خروجی ولتاژ برای سه نوع درایور مورد استفاده برای موتورهای پله ای

شکل ۴-۶ شکل شماتیک سیستم معادلات

شکل ۴-۷ تغییرات فشار بر حسب زمان

شکل ۴-۸ تغییرات دبی خروجی بر حسب زمان

کلی ۴-۹ تغییرات مدولی بالک بر حسب زمان

شکل ۴-۱۰ تغییرات چگالی بر حسب زمان

شکل ۴-۱۱ تغییرات مدولی بالک بر حسب زمان

شکل ۴-۱۲ تغییرات چگالی بر حسب زمان

شکل ۴-۱۳ تغییرات دبی خروجی بر حسب زمان

شکل ۴-۱۴ تغییرات فشار بر حسب زمان

شکل ۴-۱۵ عملگر انتخاب شده برای سیستم تزریق سیال با سرعت ثابت

شکل ۴-۱۶ سیستم طراحی شده با موتور

شکل ۴-۱۷- ضریب افت مربوط به نوع اتصال لوله به مخزن

شکل ۴-۱۸ شکل شماتیکی از معادلات مورد استفاده در روش تزریق با فشار ثابت و روابط آنها

شکل ۴- ۱۹ منحنی تغییرات فشار در ورودی نازل به ازای سه فشار ورودی ۱۰۰۰، ۱۵۰۰ پاسکال

شکل ۴-۲۰ تغییرات دبی خروجی از نازل به ازای فشار ورودی متفاوت

شکل ۴-۲۱ منحنی تغییرات سرعت سیال خروجی به ازای فشارهای ورودی متفاوت

شکل ۴-۲۲ سیستم مورد استفاده برای تزریق سیالی

شکل ۴-۲۳ بخش تولید کننده فشار برای تزریق، شکل شماتیک و طرح اصلی مجموعه

شکل ۴-۲۴ بخشی نگهدارنده سرنگ

شکل ۴-۲۵ سرنگ مورد استفاده در سیستم تزریق با سرعت ثابت

شکل ۴-۲۶ سرنگ استفاده شده در این پژوهشی

شکل ۴-۲۷ شکل سر سوزن تهیه شده در این پژوهشی برای انجام آزمایشات

شکل ۴-۲۸ انجام آزمایش سنجش ویسکوزیته

شکل ۵-۱ شکل گیری پل سیالی بین نازل و بستر کار

شکل ۵-۲ شکل شماتیکی از پارامترهای مسئله و دستگاه های مختصات مرجع X-y و نیز مختصات نرمال بر سطح بستر کار

شکل ۵-۳ حالات مختلف در بررسی لغزش سیال در مجاورت دیواره

شکل ۵-۴ نمایشی پارامترهای مرتبط با لغزشی سیال در مجاورت دیواره

شکل ۵-۵ اثر لغزش سیال بر روی سطح در به وجود آمدن زاویه تماس دینامیک

شکل ۵-۶ تفاوت نیروهای وارد بر مولکولهای داخلی و سطحی سیال

شکل ۵-۷نمایش یک المان از منحنی در فضای دوبعدی و شعاعهای انحنای آن

شکل ۵ -۸ اثر اعمال ولتاژ بر تر شدگی سیال روی یک سطح رسانا در شکل سمت راست، در روش الکترووتینگ

شکل ۵-۹ قرار گیری دو قطره از سیالی بر روی یک سطح جامد ساکن با دو مقدار زاویه تماسی متفاوت

شکل ۵-۱۰ مولفه های اثرگذار ناشی از انرژی سطوح در محل تماسی سه فاز مایع، گاز و جامد

شکل ۵-۱۱ نمایش پارامترهای مورد استفاده در رابطه (۲۰-۵)، رابطه انرژی نسبی بین سطح جامد و مایع با انرژی سطحی مطلق هریک

شکل ۵- ۱۲ زاویه شکلگیری سیال بر روی یک سطح زبر

شکل ۵-۱۳ شکل تماسی سیالی با سطوح زبر

شکل ۵-۱۴ اثر میزان زاویه تماسی استاتیک بر تر شدگی سطوح توسط سیالی

شکل ۵-۱۵ شکلگیری یک قطره روی سطحی جامد با سرعت پخش u (شکل سمت راست) و رسیدن به حالت نهایی و توقف پخش (شکل سمت چپ)

شکل ۵-۱۶ وابستگی زاویه تماس دینامیک به جهت سرعت

شکل ۵-۱۷ نمایشی مرز تماسی سیالی با سطح جامد و نیز در مجاورت گاز

شکل ۵-۱۸ مقادیر پارامترهای موجود در روابط تئوری مولکولی- جنبشی اندازهگیری شده توسط آزمایش

شکل ۵-۱۹ شار جرمی موجود در ناحیه تماس سه فاز (شکل راست)

شکل ۵-۲۰ تغییرات زاویه تماس دینامیک بر حسب عدد موئینگی بر اساسی دو تئوری هیدرودینامیک و جنبشی – مولکولی هیدرودینامیک و جنبشی – مولکولی

شکل ۵-۲۵ تغییرات زاویه d 0 برای دو رابطه حاصل از تئوری هیدرودینامیک و جیانگ بر حسب تغییرات عدد موئینگی

شکل ۵-۲۶ سطح مقطع حاصل از تزریق سیال در دو حالت تزریق نقطه و خط

شکل 27-5 نتایج حاصل از تخمین شکل سیالی تزریق شدہ روشی تئوری و نیز آزمایش در مرجع

شکل ۵-۲۸ تصویر نمونه های تزریقی شده

شکل ۵-۲۹ شکل منحنی های حاصل از روش برازش منحنی برای نمونه ۱ و میزان باقیمانده ها در نقاط مختلف

شکل ۵-۳۰ شکل منحنی های حاصل از روش برازش منحنی برای نمونه ۲ و میزان باقیمانده ها در نقاط مختلف

شکل ۵-۳۱ شکل منحنی های حاصل از روش برازش منحنی برای نمونه ۳ و میزان باقیمانده ها در نقاط مختلف

شکل ۵-۳۲ شکل منحنی های حاصل از روش برازش منحنی برای نمونه ۴ و میزان باقیمانده ها در نقاط مختلف

شکل ۵-۳۴ مراحل تشکیل یک قطره آب

شکل ۵-۳۵ مقدار تغییرات عرضی کانال با تغییرات سرعت حرکت بستر کار برای ۴ مقدار

شکل ۵-۳۶ مقدار تغییرات ارتفاع کانال با تغییرات سرعت حرکت بستر کار برای ۴ مقدار ویسکوزیته متفاوت و بر اساس تخمین استفاده از چندجمله ای درجه ۲

شکل ۵-۳۷ مقدار تغییرات عرضی کانال با تغییرات سرعت حرکت بستر کار برای ۴ مقدار ویسکوزیته متفاوت و بر اساسی تخمین استفاده از چند جمله ای درجه ۴

شکل ۵-۳۸ مقدار تغییرات عرضی کانال با تغییرات سرعت حرکت بستر کار برای ۳ مقدار کششی سطحی و زاویه تماس استاتیک متفاوت و بر اساس تخمین استفاده از چندجملهای درجه ۲

شکل ۵-۳۹ مقدار تغییرات ارتفاع کانال با تغییرات سرعت حرکت بستر کار برای ۳ مقدار کششی سطحی s زاویه تماس استاتیک متفاوت و بر اساسی تخمین استفاده .3 چند جملهای درجه ۲

شکل ۵-۴۰ مقدار تغییرات عرضی کانال با تغییرات سرعت حرکت بستر کار برای ۳ مقدار کششی سطحی s زاویه تماس استاتیک متفاوت و بر اساسی تخمین استفاده 3 چندجملهای درجه ۴

شکل ۶-۱ شکل شماتیکی از پارامترهای مسئله و دستگاه های مختصات مرجع X-y و نیز مختصات نرمال بر سطح بستر کار

شکل ۶-۲ مشبندی مدل در دو حالت استفاده از مشی ریز و درشت

شکل ۶-۳ شکل سیال خروجی از نازل و شکل گرفته بر روی بستر کار در هر حالت نوشته شده در جدول (۶-۲)

شکل ۶-۴ مراحل شکلگیری سیالی در حالت al

شکل ۶-۵ شکل سیال خروجی از نازل و شکل گرفته بر روی بستر کار در هر حالت نوشته شده در جدول (۶-۳)

شکل ۶-۶ مراحل شکلگیری سیالی در حالت b1

شکل ۶-۷ شکل سیال خروجی از نازل و شکل گرفته بر روی بستر کار در هر حالت نوشته شده در جدول (۶-۴)

شکل ۶-۸ مراحل شکلگیری سیال در حالت c3

شکل ۶-۹ نقش جهت حرکت در میزان تر شدگی سطح

شکل ۶-۱۰ شکل سیال خروجی از نازل و شکل گرفته بر روی بستر کار در هر حالت نوشته شده در جدول (۶-۵)

شکل ۶-۱۱ مراحلی شکلگیری سیالی در حالت d1 و زاویه p=Fdeg)

شکل ۷ – ۱ مراحل تنظیم شیب بستر کار

شکل ۷-۲ اتصال سرنگ و غلاف به بخش نگهدارنده آن و متصل به اسپیندل دستگاه CNC.

شکل ۷-۳ تکمیل تنظیم سیستم برای آغاز آزمایشات

شکل ۷ – ۴ تزریق فوتوپلیمر و تابش نور برای فرایند فوتوپلیمریزاسیون و تثبیت شکل ماده

شکل ۷-۵ نتیجه یکی از آزمایشات انجامشده.

شکل ۷-۶ روش تخمین اندازه عرضی کانالهای تزریق شده

شکل ۷ – ۷ نتیجه آزمایش

شکل ۷-۸ منحنی خطا در محاسبه پارامتر a در U=20mm/S

شکل ۷-۹ منحنی خطا در محاسبه پارامتر a در U=30mm/S

شکل ۷-۱۰ نتیجه آزمایش

شکل ۷ – ۱۱ منحنی خطا در محاسبه پارامتر a در U=20 mm/S

شکل ۷-۱۲ منحنی خطا در محاسبه پارامتر a در U =30 mm/S

شکل ۷ – ۱۳ نتیجه آزمایشی

شکل ۷-۱۴ موقعیت زاویهای سوزن در حالت) p=-Sdcg)

شکل ۷ – ۱۵ شکل شماتیک سیستم نسبت به دستگاه مختصات میز CNC

شکل ۷-۱۶ نتیجه حاصل از آزمایش

شکل ۷ – ۱۷ تغییر زاویه سوزن با بستر کار در جهت محور y میز دستگاه CNC

فهرست جداول

جدول ۳-۱ درصد وزنی مواد تشکیل دهنده ماده فوتو پلیمر

جدول ۴-۱ مقادیر ضرایب ;0 موجود در رابطه (۱۲-۴) برای مخلوط آب و هوا

جدول ۴-۲ مقادیر ضرایب موجود در رابطه (۱۴-۴) برای آب.

جدول ۴-۳ مقادیر ضرایب موجود در رابطه (۲۳-۴) برای آب

جدول ۴-۴ مقادیر به دست آمده از آزمایش ویسکوزیته سیال جدول ۵-۱ جدول اعداد بی بعد

جدول ۵-۲ مقادیر پارامترهای مربوط به تئوری هیدرودینامیک و جنبشی – مولکولی

جدول ۵-۳ مقادیر پارامترهای مربوط به تئوری هیدرودینامیک و جنبشی – مولکولی

جدول ۵-۴ مقادیر پارامترهای مربوط به تئوری هیدرودینامیک و جنبشی – مولکولی

جدول ۵-۵ شکل توابع مورد استفاده در روش برازش منحنی

جدول ۵-۶ مقادیر خطا و زاویه تماسی استاتیکی برای نمونه ۱

جدول ۵-۷ مقادیر خطا و زاویه تماسی استاتیکی برای نمونه ۲

جدول ۵-۸ مقادیر خطا و زاویه تماسی استاتیکی برای نمونه ۳

جدول ۵-۹ مقادیر خطا و زاویه تماس استاتیکی برای نمونه ۴

جدول ۵-۱۰ میزان کشش سطحی به دست آمده از هر یک از آزمایشات انجام شده

جدول ۵-۱۱ مقدار کشش سطحی و زاویه تماس استاتیکی اندازه گیری شده برای ماده

جدول ۵-۱۲ شکل کلی معادلات درنظر گرفته شده برای سطح مقطع سیالی بر روی بستر کار

جدول ۵-۱۳ درصد اختلاف ابعاد کانال با مقدار محاسبه شده بر اساسی میانگین ویسکوزیته

جدول ۵-۱۴ مقادیر کشش سطحی و زاویه تماسی استاتیک متناظر

جدول ۵-۱۵ درصد اختلاف ابعاد کانال با مقدار محاسبه شده بر اساسی میانگین کشش سطحی و زاویه تماسی استاتیک

جدول ۵-۱۶ درصد اختلاف ابعاد کانال با دو مقدار مفروض برای زاویه تماس استاتیک

جدول ۶-۱ معرفی پارامترهای مورد استفاده در مدلسازی سیستم

جدول ۶-۲ مقادیر شرایط مرزی و پارامترهای محاسبه شده مربوط برای مقادیر مختلف

جدول ۶-۳ مقادیر شرایط مرزی و پارامترهای محاسبه شده مربوط برای مقادیر مختلف H

جدول ۶-۴ مقادیر شرایط مرزی و پارامترهای محاسبه شده مربوط برای مقادیر مختلف  U

جدول ۶-۵ مقادیر شرایط مرزی و پارامترهای محاسبه شده مربوط برای مقادیر مختلف p)

جدول ۷ – ۱ خواص فیزیکی سیالی

جدول ۷-۲ پارامترهای مربوط به آزمایش

جدول ۷-۳ نتایج حاصل از محاسبات تئوری برای آزمایش

جدول ۷ – ۴ نتایج حاصل از آزمایش

جدول ۷-۵ پارامترهای مربوط به آزمایش

جدول ۷-۶ نتایج حاصل از محاسبات تئوری برای آزمایش

جدول ۷-۷ نتایج حاصل از آزمایش

جدول ۷-۸ پارامترهای مربوط به آزمایش

جدول ۷-۹ نتایج حاصل از محاسبات تئوری برای آزمایش

جدول ۷-۱۰ نتایج حاصل از آزمایش

جدول ۷ – ۱۱ نتایج خطای حاصل از آزمایشی

جدول ۷-۱۲ پارامترهای مربوط به آزمایش

جدول ۷ – ۱۳ نتایج حاصل از محاسبات تئوری برای آزمایشی

جدول ۷-۱۴ نتایج حاصل از آزمایشی

جدول ۷-۱۵ نتایج خطای حاصل از آزمایش


Abstract

The micro-scale channel creation in Osteochondral scaffolds is a prominent issue in tissue engineering. In this project we tried to identify the relevant parameters to obtain the method for injecting a biodegradable photo polymer to achieve a micro channel by predictable size. Due to inadequate accuracy in measuring the properties of the non-Newtonian Working fluid, it was decided to use the Newtonian fluid equations in this study. The relevant equations for injecting the liquid under constant pressure were extracted. The modeling and design of micro syringe system was then completed. Using the made set up experiment to measure the fluid viscosity were performed.The next step was the identification of effective parameters and equations influencing the channel size. The working liquid was injected on a glass substrate in different geometrical condition of substrate slope and needle angle. This stage was a major goal of this project. The complexity of the equations and the lack of information about the fluid surface tension and static contact angle, as the effective liquid properties in this problem, were the main obstacles in reaching to an exact solution for this problem. To overcome this problem we used an experimental scheme and analyzed the shape of the liquid droplets on glass. A curve fitting method to estimate the channel shape was employed to complete the relation of the channel size with the other parameters like flow rate, substrate velocity and geometry. This analysis demonstrated that the appropriate fitness with the minimal errors result from polynomial in 2nd and 4th orders. To evaluate the results under insufficient accuracy in measuring the material properties made us to perform a sensitivity analysis.The results showed a better adjustment with our hypothesis to consider a 2nd order polynomial function for predicting the channel shape. In addition this shape of function results a lower sensitivity to inaccuracies in viscosity measurements,

Key words: Biodegradable photo polymer, material physical properties, precise liquid injecting, Channel size and shape. Modeling.


تعداد صفحات فایل : 180

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید