CC BY
2
УДК 538.951:54.03
Мирзоходжаев Ф.М.
магистрант второго курса Худжанский государственный университет имени академика Б. Гафурова, г. Худжанд, Таджикистан
ВЛИЯНИЕ ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЯ И КУПАРОСА МЕДИ НА ПРОЧНОСТЬ БИОМАТЕРИАЛОВ
Аннотация
В работе исследовано влияние гамма излучения и купороса меди на механическую прочность биоматериала. Установлено, что внешние факторы влияют на механические свойства биоматериала.
Ключевые слова:
биоматериал, механическая свойства, прочность, купорос меди, гамма излучения.
Ретроспективный анализ данных исследований и экспериментов, представленных в научной литературе и связанных с прочностными характеристиками различных материалов, показывает, что биоматериалы находят широкое применение в производстве благодаря ряду уникальных свойств. Среди них следует отметить высокую прочность, долговечность, экологическую безопасность, а также эстетическую привлекательность, что делает их востребованными в различных отраслях промышленности. Однако, несмотря на все эти преимущества, под воздействием внешних и внутренних факторов, они могут утрачивать свои прочностные и устойчивые свойства [1-5].
Основным элементом структурной композиции биоматериалов выступает целлюлоза, обладающая уникальными свойствами, которые определяют характеристики этих материалов [4]. Однако при отделении биоматериалов от тела, например, путем разрезания, эта структура подвергается серьезным изменениям. Стабильность материала нарушается за счет воздействия содержащихся в нем жидкостей, что приводит к ослаблению целлюлозных связей и ускоряет процесс внутреннего разложения. Этот процесс особенно заметен в биоматериалах с высоким содержанием целлюлозы, так как их структурная целостность в значительной степени зависит от сохранности целлюлозных волокон [1-3].
Учитывая сложную структуру и уязвимость биоматериалов к разложению после отделения от живого организма, становится очевидной необходимость изучения факторов, влияющих на их стабильность и механические свойства. В связи с этим основной целью данного исследования является изучение влияния различных доз гамма-излучения и концентраций медного купороса на механические характеристики биоматериалов. Это исследование призвано расширить наше понимание того, как внешние факторы могут изменять свойства целлюлозы и других компонентов биоматериалов, потенциально влияя на их долговечность и функциональные характеристики в различных условиях применения.
В настоящем исследовании в качестве экспериментального образца был выбран обычный камыш и его стебли, которые являются одними из природных материалов, находящих широкое применение. Камыш традиционно используется в строительных конструкциях как легкий, но прочный материал, однако, влияние внешних факторов на его структуру и свойства требует более глубокого научного анализа.
В работах [5-10] исследовано влияние радиационного фона, радионуклидов и место произрастания на механические свойства биоматериалов. Определено, что эти факторы пагубно влияют на механические свойства биоматериалов
В данном исследовании стебли камыша были сначала подвергнуты облучению малыми дозами гамма-излучения в течение 150-200 часов, а затем модифицированы раствором медного купороса в различных концентрациях от 5% до 20% в течение двух суток. Интенсивность гамма-излучения составляла около 110 мкр/ч. После этого образцы были высушены до влажности 12-15% и помещены в специальную камеру для защиты от внешних воздействий. Для приготовления раствора использовалась неметаллическая емкость и чистая горячая вода. Медный купорос представляет собой устойчивое, негорючее соединение, безопасное для человека и животных при обычных условиях эксплуатации, что делает такие биоматериалы пригодными для длительного использования [2-4].
Механические свойства полученных образцов после модификации и обработки медным купоросом были определены экспериментальным путем. В таблице приведены результаты, полученные в ходе эксперимента.
Этот процесс обработки подтверждает, что модификация биоматериалов ионами меди повышает их долговечность и устойчивость к внешним факторам, что делает такие материалы перспективными для длительного использования в различных отраслях, требующих экологически безопасных и стойких к повреждениям решений.
Таблица 1
Зависимость прочности модифицированного стебля обычного камыша от различных концентраций сульфата меди
№ Обработка и исходные образцы F, H 6,106 Н/м 2
1 Исходный 72.3044 303.62
2 10% - СиБ04 69,97 266,21
3 20% - СиБ04 60,47 227,69
Из таблицы № 1 и рисунка № 1 видно, что с увеличением концентрации сульфата меди механическая прочность стебля обычного камыша уменьшается линейно. Это объясняется тем, что медный купорос оказывает воздействие на всю структуру биоматериала. Размеры подготовленных образцов варьируются в пределах 0,4-0,9 мм, а длина образцов составляет 22 мм.
Связь между концентрацией меди и прочностными характеристиками образцов указывает на значительное влияние модификации на структуру камыша, что особенно важно учитывать при дальнейших исследованиях влияния внешних факторов на биоматериалы.
Рисунок 1 - Зависимость прочности биоматериалов от различных концентраций сульфата меди
На основании результатов исследования можно сделать вывод: различные концентрации сульфата меди оказывают влияние на механические свойства стебля камыша. Установлено, что при увеличении времени воздействия гамма-излучения прочность модифицированных материалов уменьшается быстрее. Вероятно, различные дозы гамма-излучения снижают прочность биоматериала, что свидетельствует о том, что гамма-излучение и сульфат меди приводят к возникновению дефектов в структуре стебля камыша.
Список использованной литературы:
1. Байер, В. Архитектурное материаловедение: Учебник. - М.: Архитектура, 2012. - 264 с.
2. Микульский В.Г. и др. Строительные материалы. (Материаловедение. Строительные материалы); под общ. ред. В.Г. Микульского. - 4-е изд. - М.: Ассоциация строительных вузов, 2004. - 533 с.
3. Каюмзода А.К., Умаров Н.Н., Алимбекова М.М. Исследование прочностных и деформационных свойств биоматериалов. Актуальные проблемы научных исследований: теоретические и практические аспекты: сборник статей Международной научно-практической конференции (12 декабря 2023 г, г. Казань). / Ч. 1 - Уфа: OMEGA SCIENCE, 2023. - С.5-8.
4. Киреева, Ю.И. Строительные материалы. - Минск: Новое знание, 2005. - 400 с.
5. Юсупов И.Х., Умаров Н.Н.,Марупов Р.Молекулярно-динамические и физико-механические характеристики лекарственного репейника. ДАН РТ, 2017. - Т.60. - №5-6. - С. 230-235.
6. Юсупов И.Х., Умаров Н.Н.,Марупов Р. Исследование радиационной зависимости молекулярно-динамических и физико-механических характеристик лекарственного репейника методом спиновых меток. Вестник ТНУ. Серия естественных наук. Душанбе, 2017. - №4. - С.117-121.
7. Умаров Н.Н. Влияние радионуклидов на механическую прочность стебля тростника. Политехнический вестник ТТУ. Серия Интелект. Инноватсия. Инвеститсия, 2021. - №3(55). - С. 26-28.
8. Умаров Н.Н., Тошходжаев Х.А., Абдуллаев С.Ф., [Абдуманонов А.], Абдуманонова Ф.А. Влияния радиации на прочность стебля тростника. Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук, 2022. - №1. - С.131-140.
9. Умаров Н.Н., Мирзоходжаев Ф.М., Искандарова С.М. Влияние раствора медного купороса на механические свойства биоматериалов Рецензируемый научный журнал «Тенденции развития науки и образования» №110, Июнь 2024 (Часть 18) - Изд. Научный центр «LJournal», Самара, 2024. - С. 85-88.
10. Умаров Н.Н. Влияние радионуклидов на динамические параметры вращения спиновой метки в биоматериалах. Учёные записки. Серия естественные и экономические науки. Худжанд, 2022. - № 2 (61). - С. 25-29.
© Мирзоходжаев Ф.М., 2024
УДК 53
Яздурдыева М., преподаватель. Бекиева М., старший преподаватель. кандидат физико-математических наук, Ягмырова М., преподаватель. Туркменский инженерно-технологический университет имени Огузхана.
Ашхабад, Туркменистан.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ: КЛЮЧ К РЕШЕНИЮ РЕАЛЬНЫХ ПРОБЛЕМ
Аннотация
Математическое моделирование позволяет нам переводить реальные сценарии в математические
