شبیه‌سازی رفتار مکانیکی و ساخت داربست‌های متخلخل منظم از جنس PLA

Abstract

در این پژوهش خواص مکانیکی، یکی از پرکاربردترین بیومواد پلیمری قابل جذب در بدن به‌نام پلی‌لاکتیک‌اسید (PLA) در حالت متخلخل‌شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا ساختارهای منظم برگرفته از مدل تتراکایدکاهدرون که مدل کلوین نامیده می‌شود طراحی شدند و سپس با استفاده از پرینتر سه‌بُعدی با تکنیک FDM ساخته شدند. پس از آن به‌منظور تعیین خواص مکانیکی و نحوه شکست، از آزمون فشار استفاده شد. در نهایت، نتایج تجربی با نتایج آنالیز نرم‌افزار شبیه‌سازی مقایسه شد. نتایج نشان داد افزایش درصد تخلخل منجر به کاهش استحکام و همچنین افزایش اندازه سلول‌ها در یک تخلخل ثابت منجر به افزایش استحکام فشاری می‌شود. همچنین با کاهش درصد تخلخل مقدار کرنش تا مرحله شکست در یک تنش نسبتاً ثابت، افزایش می‌یابد. نحوه شکست نمونه‌های با درصد تخلخل بالا به‌صورت ترد و با زاویه ۴۵درجه بود. این در حالی بود که نمونه‌های با درصد تخلخل کمتر، رفتار نسبتاً داکتیل داشتند و همراه با افزایش فشار، سلول‌ها روی یکدیگر جمع شده و تغییر فرم بالاتری تا نقطه شکست داشتند. همچنین مقایسه نتایج تجربی و شبیه‌سازی نشان دادند که همخوانی مناسبی بین نتایج وجود دارد و مدل پیش‌بینی نرم‌افزار از صحت بالایی برای این مدل فومی برخوردار است.