Design of Experiment (Doe) Study Of Hydroxyapatite (Ha) For Load Bearing Application Via 2k Factorial Design. - Mohd Sabri, Nurul Shafyra (2013)
Tujuan kajian ini adalah untuk menghasilkan biokomposit hidroksiapatit (HA)/alumina (Al2O3) dengan menggunakan kaedah percampuran kering bagi mengkaji faktor eksperimen dan kesannya (kesan utama dan kesan interaksi) terhadap sifat akhir biokomposit (kekerasan, ketumpatan dan keliangan). Kesan-kesan ini diukur menggunakan rekabentuk eksperimen (DOE) bagi membentuk model matematik. Kajian ini merangkumi dua bahagian di mana bahagian I adalah berkaitan dengan cara-cara penyediaan sampel yang bermula dengan pencirian sifat fizikal, struktur (fasa) dan sifat kimia bagi bahan mentah. Prosedur ini diikuti dengan fabrikasi biokomposit HA/Al2O3 berdasarkan parameter yang berbeza (suhu pensinteran ;1100 ºC dan 1250 ºC, masa pencampuran ; 3 jam dan 9 jam dan komposisi Al2O3; 0wt% dan 30 wt%). Eksperimen ini dijalankan mengikut turutan yang dicadangkan oleh perisian DOE (Minitab 16) semasa proses perawakan. Setelah itu, sifat fizikal dicirikan melalui ujian ketumpatan dan keliangan manakala morfologi sampel dilihat dengan menggunakan mikroskop imbasan elektron (SEM). Bagi analisis fasa,sampel dicirikan menggunakan analisis pembelauan sinaran-X (XRD) dan ujian kekerasan Vickers digunakan untuk mengkaji kekerasan sampel. Dalam bahagian II, kaedah DOE faktoran dua aras (2k) digunakan untuk mengkaji faktor-faktor yang memberi kesan dalam proses penghasilan biokomposit HA/Al2O3 berkekuatan tinggi. Faktor-faktor ini dianalisis dan faktor yang memberi kesan besar ditentukan menerusi model regresi dan analisis variasi (ANOVA). Model disahkan menerusi ANOVA bagi mengkaji kepadanan antara model dan data yang diperoleh secara eksperimen. Seterusnya, ralat eksperimen dan interaksi antara parameter dikaji untuk mengenalpasti perbezaan antara nilai data ramalan dan data eksperimen. Keputusan menunjukkan komposisi Al2O3 dan suhu pensinteran telah memberi kesan yang besar ke atas respon manakala masa pencampuran tidak memberikan sebarang pengaruh. Untuk respon kekerasan, analisis telah menunjukkan bahawa untuk mendapatkan kekerasan yang tinggi, suhu pensinteran haruslah ditetapkan di atas suhu 1240 ºC dan komposisi Al2O3 haruslah berada di bawah 3 wt%. Syarat yang sama juga diperlukan bagi respon keliangan di mana suhu pensinteran haruslah ditingkatkan melebihi 1188 oC dan komposisi Al2O3 haruslah berada di bawah 7 wt% untuk mendapatkan keliangan antara 5-10 %. Bagi respon ketumpatan, ketumpatan yang hampir menyamai ketumpatan tulang manusia (lelaki : 3.88 g/cm3 ; wanita : 2.90 g/cm3) boleh diperolehi dengan menetapkan suhu pensinteran masing-masing pada 1180 oC ke atas dan komposisi Al2O3 dibawah 30 wt% atau suhu pensinteran pada 1200 oC ke atas dan komposisi Al2O3 melebihi 10 wt%. . Secara keseluruhan, parameter yang memberi kesan besar terhadap respon-respon adalah komposisi Al2O3 dan suhu pensinteran.