طراحي و ارزيابي ميكروكامپوزيت رسانا در صنعت مهندسي پزشكي

Design and Evaluation of Conductive Microcomposites in the Medical Engineering Industry

ميكروكامپوزيتها، مواد پليمري با افزونه هاي خارجي جهت افزايش استقامت يا رسانايي ميباشند. ميكرو كامپوزيتهاي رسانا در صنايع مختلف از جمله پزشكي، مهندسي پزشكي، شيليدينگ و... به صورت فراگير مورد استفاده قرار ميگيرند. مشكلاتي همچون رسانايي كمتر نسبت به فلزات (مثل مس)، خواص مكانيكي نه چندان بالا، محلول نبودن در حلالهاي متداول آلي و ... استفاده ي عملي از پليمرهاي رساناي ذاتي (ICP)را تا حد زيادي محدودكرده است. علاوه بر اين بهره گيري از نانو كامپوزيت ها با وجود بهبود خواص مكانيكي، موجب كاهش خواص رسانايي پليمرها ميشود. بنابراين در اين تحقيق روشهاي مختلف جهت دستيابي به ميكروكامپوزيت با رسانايي موثر جهت مصارف مختلف بخصوص مهندسي پزشكي مورد ارزيابي قرار گرفته است. جهت ساخت ميكروكامپوزيت مورد نظر از پليمر پلي استر و افزونه ي نقره در ابعاد ميكرو استفاده شده است. جهت ارزيابي، مقايسه و دستيابي به حالت مطلوب برخي پليمرهاي دردسترس مانند پلي اورتان، اپوكسي، سيليكون و پلي استر جهت ماده ي زمينه و برخي افزونه هاي رسانا همچون مس، آلومينيم، نقره و طلا مورد استفاده قرار گرفته است. تركيبات ساخته شده با مقادير مختلف اختلاط پليمر و ماده ي افزونه در آزمايشگاه متالوگرافي مورد ارزيابي ميكروسكوپي قرار گرفته است. همچنين مقادير مقاومت الكتريكي هر يك از اين تركيبات بر حسب اهم اندازه گيري شده است. سپس از بهترين تركيب براي ساخت الكترودهاي پزشكي جهت ارزيابي اين ميكرو كامپوزيت در كاربردهاي پزشكي و مهندسي پزشكي بهره گرفته شده است. با توجه به نتيجه آزمايشات امپدانس سنجي الكترود-پوست تركيبات مختلف، تركيب 35 درصد ماده ي زمينه پلي استر و 65 درصد ماده ي افزونه ي نقره در ابعاد ميكرو كمترين مقاومت را از خود نشان ميدهد. نتايج بدست آمده حاكي از رسانايي برابر اين ميكروكامپوزيت با فلزاتي چون مس و نقره ميباشد كه قابليت استفاده در صنعت مهندسي پزشكي و ساخت الكترودهاي ثبت پتانسيل حياتي را فراهم مي كند.

Microcomposites are polymer materials with external additives to increase strength or conductivity. Conductive microcomposites are used in a variety of industries, including medicine, medical engineering, shielding, etc. Problems such as less conductivity than metals (copper, gold, aluminum, silver, etc.), not so much mechanical resistance, limit the practical use of inherently conductive polymers (ICP). In addition, the use of nanocomposites, despite improved mechanical strength, reduces the conductivity of polymers. Therefore, in this research, various methods for achieving microcomposite with effective conductivity for various uses, especially medical engineering have been evaluated. In order to make the desired microcomposite, polyester and silver have been used in the microstructure. Some polymers, such as polyurethane, epoxy, silicon and polyester, have been used to achieve optimal conditions. And some conductive enhancements such as copper, aluminum, silver and gold have been used. Compounds made with different amounts of polymer and additive material have been microscopically evaluated in a metallographic lab. The electrical resistance of each of these compounds is measured in ohms. The best combination have been used for making biomedical electrodes to evaluate this microcomposite in medical engineering applications. According to the results of electrodes-impedance testing of various combinations, the combination of 35% polyester and 65% silver has the least impedance. The results indicate that the microcomposite is equivalent to that of metals such as copper and silver, which can be used in the medical engineering industry and the production of biomedical electrodes.