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Investigando as propriedades originais de Nanomechanical do esmalte de dente

Thought LeadersDr Yeau-Ren Jeng
Endowed Chair ProfessorNational Chung Cheng University

Uma entrevista com Dr. Yeau-Ren Jeng, conduzido por Jake Wilkinson, CAM

Que pesquisa dos matérias biológicos você está trabalhando actualmente sobre?

Meu fundo está no tribology, que é a ciência das interacções entre superfícies no movimento relativo. Isto envolve olhar o comportamento, tal como a fricção, o desgaste e a lubrificação, e os relacionamentos entre elas.

Minha pesquisa é focalizada em matérias biológicos porque este é o que me fascina mais. Os matérias biológicos podem adaptar-se ao trabalho em todos os tipos de ambientes diferentes. Ao contrário dos materiais de engenharia sintéticos, que são projectados, os matérias biológicos foram criados com a evolução, que representa milhares de anos de tentativa e erro por natureza. Os matérias biológicos tendem a ser superiores aos materiais sintéticos e as lições que nós aprendemos deles poderiam ajudar-nos para melhores materiais de engenharia.

Que tipos de matéria biológico você é interessado dentro?

Eu passei os últimos anos que trabalham no esmalte de dente. Eu sou fascinado com esmalte em particular porque tem uma combinação ideal de dureza e de dureza. A maioria de materiais duros tendem a ser frágeis visto que o esmalte de dente é ainda relativamente elástico, que faz útil nas aplicações que envolvem níveis elevados de uso e de fricção.

O esmalte de dente consiste em minerais e em proteínas de sal, e olhando sua composição apenas você esperá-la-ia ser frágil, porém a maneira ele é meios que estruturados este não é o caso. Eu quero aprender como a mãe Natureza pode fazer o esmalte de dente não-frágil de um material tão frágil. Se nós podemos descobrir como o esmalte de dente está estruturado e compor, nós podemos usar este conhecimento para desenvolver melhores, materiais de engenharia duradouros com uma resistência de desgaste muito alta.

Como você tem usado o nanoindentation como parte de sua pesquisa do esmalte?

Nós temos realizado diversos testes rigorosos no esmalte.  Eu e meu sócio, um dentista que tivesse a experiência precedente com teste do esmalte, têm-se usado profundidade-detectando técnicas e o teste nanomechanical para investigar a estrutura do esmalte.

Em práticas dentais clínicas, os tratamentos tópicos do fluoreto são dados freqüentemente ao esmalte de dente do reparo e para impedir que as cavidades dentais formem. Enquanto a maioria de médicos dentais acredita que os depósitos do fluoreto são duros e não exigem reaplicar, meu sócio encontrou que as doses iniciais do fluoreto que dava seus pacientes a enchimento necessário.

A pesquisa precedente em depósitos do fluoreto sobre o esmalte, que usou métodos de teste macroscópicos, tinha mostrado que os depósitos do fluoreto eram duros. Contudo, usando o nanoindentor, que permitiu que nós posicionassem sobre um único depósito do fluoreto e o testassem no isolamento, nós encontramos que o depósito é realmente macio, e vestimo-lo muito facilmente.

Estudando materiais naturais para desenvolver melhores revestimentos de AZoNetwork em Vimeo.

Que técnicas diferentes você usa ao lado do nanoindentation?

No início de minha pesquisa usando a detecção e o recorte da profundidade eu executei minhas experiências usando um TriboScope integrado com um AFM.

Nós usamos agora o PI950, que permite que nós usem o AFM para fazer a varredura da superfície da amostra e para determinar os pontos do interesse, que nós testamos então usando o indentor. Integrar SEM e TEM com o nanoidentor deixa-nos observar a evolução das microestrutura dentro do esmalte e determinar o relacionamento entre componentes materiais diferentes.

Isto conduziu às revelações que não seriam previamente possíveis para observar, como a descoberta de volumes pequenos de revestimento duro dentro do esmalte, ou à adesão dos materiais, tais como o carbono, para fornecer uma combinação de baixa fricção, propriedades altas do desgaste.

Como pròxima você trabalha com Hysitron?

Nós trabalhamos pròxima com Hysitron e nós ambos apoiamo-nos. Nós temos as ideias que nós discutimos com elas em como seu sistema pode ser melhorado, e igualmente nos deixam saber sempre que as revelações diferentes são feitas que podem nos ajudar.

Que outras actualizações você fizeram a seu sistema de Hysitron?

Uma revelação recente emocionante é a integração de nosso sistema de Raman no sistema que dedetecção do recorte nós nos estamos usando. Isto permite que nós analisem as áreas afetadas pelo esforço, pela tensão, ou pela temperatura. Estes tipos de mudanças podem ser observados, através de Raman, como mudam em estados da hibridação (sp2 ou sp3) e em outras mudanças na estrutura da ligação.

Esta análise permite que nós observem como os efeitos térmicos da carga e de toda a entrada de energia no material na cirurgia mudam seus propriedades mecânicas e comportamento tribológico. Esta informação previamente desconhecida pode conduzir para melhorar revestimentos para ferramentas da fabricação, e poderia mesmo ser usada na indústria electrónica para a descodificação magnética usada nos disco duros e nos sistemas do armazenamento de dados.

Quando você espera os compostos sintéticos que imitam verdadeiramente compostos biológicos para se tornar disponíveis?

Este tudo depende a que grau nós podemos emular matérias biológicos. Embora nós temos uma viagem longa antes de nós, nós estamos bem em nossa maneira a aprender mais e a desenvolver melhores materiais de engenharia.

Os matérias biológicos sintéticos farão nossas vidas melhores e mais verdes. Poderiam igualmente ser projectados ser responsivos, para transformar-se um material esperto, que durasse mais por muito tempo e permanecesse funcional em muitos ambientes diferentes. Os materiais tais como estes melhorarão nossas vidas durante ainda muito tempo.

Sobre o Dr. Yeau-Ren Jeng

Yeau-Ren Jeng é professor dotado da cadeira da universidade nacional de Chung Cheng, um director fundando de instituto avançado para fabricar com inovações da Alto-tecnologia (AIM-HI) e um professor da engenharia mecânica.

Sua pesquisa forneceu benefícios significativos às indústrias múltiplas, incluindo o automotivo, material, eletrônico, a fabricação, e indústrias nano-relacionadas. Suas publicações são mencionadas extensamente, incluindo diversos livros de texto e manuais.

É o conselheiro de diversas concessões da dissertação do ministério da ciência e da tecnologia e da sociedade chinesa dos engenheiros mecânicos.

Guardara sobre 20 patentes e recebeu as concessões numerosas, incluindo o prémio de mérito especial de McCuen de General Motors, a concessão inovativa da pesquisa da sociedade americana dos engenheiros mecânicos, da sociedade da concessão do papel de Walter Hodson dos Tribologists & dos coordenadores da lubrificação melhor, da medalha do capitão Alfred E. Caça Memorial, da concessão da invenção da pesquisa do presidente de Taiwan, e da concessão proeminente da pesquisa do ministério de Taiwan da ciência e da tecnologia. É igualmente o receptor da medalha da engenharia mecânica da sociedade chinesa dos engenheiros mecânicos. Está na placa do editor de diversos jornais de renome internacional.

O professor Jeng recebeu a honra académico a mais alta do Ministério da Educação de Taiwan em 2017. Está na placa do conselheiro da administração da universidade para a universidade de Taiwan nacional, a universidade nacional de Cheng Kung, a Universidade Tecnológica de Taipei nacional, e a universidade de Formosa nacional. Está igualmente no comitê da revisão de M-ERA do horizonte 2020 da União Europeia, da fundação da ciência do russo (RSF), e da fundação do Alemão-Israelita para a investigação científica e a revelação (GIF).

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