raportul ŞtiinŢific Şi tehnic · 2017-11-13 · proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720%...

20
ROMÂNIA MINISTERUL APĂRĂRII NAŢIONALE CENTRUL DE CERCETARE ŞTIINŢIFICĂ PENTRU APĂRARE CBRN ŞI ECOLOGIE RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC Proiect: „Structuri compozite hibride simulatoare de corp uman utilizate pentru evaluarea impactului dinamic în medii cu potenţial de risc ridicat” (HYBRIDSIM) Contract: PCCA-2013 nr. 307/2014 Etapa II: Model experimental pentru structuri compozite hibride utilizate ca simulatori ai corpului uman Bucureşti - 2015 - APROB Şeful Centrului de Cercetare Ştiinţifică pentru Apărare CBRN şi Ecologie Col.dr.ing. Gabriel EPURE

Upload: others

Post on 12-Mar-2020

5 views

Category:

Documents


1 download

TRANSCRIPT

Page 1: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

ROMÂNIAMINISTERUL APĂRĂRII NAŢIONALE

CENTRUL DE CERCETARE ŞTIINŢIFICĂ PENTRU APĂRARECBRN ŞI ECOLOGIE

RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC

Proiect: „Structuri compozite hibride simulatoare de corp umanutilizate pentru evaluarea impactului dinamic în medii cupotenţial de risc ridicat” (HYBRIDSIM)

Contract: PCCA-2013 nr. 307/2014

Etapa II: Model experimental pentru structuri compozite hibrideutilizate ca simulatori ai corpului uman

Bucureşti- 2015 -

APROBŞeful Centrului de Cercetare Ştiinţificăpentru Apărare CBRN şi EcologieCol.dr.ing.

Gabriel EPURE

Page 2: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 2

Cuprins

1. Rezumatul etapei 3

2. Descrierea ştiinţifică şi tehnică a rezultatelor 4

2.1. Caracterizarea fizico-chimică şi mecanică a noilorcompozite hibride sintetizate

4

2.2. Optimizarea metodelor de sinteză a noilor compozitehibride şi Validarea metodelor de sinteză a noilor compozitehibride

6

2.3. Testarea şi evaluarea la impact dinamic a modeluluiexperimental

11

2.4. Diseminarea rezultatelor 19

3. Concluzii 20

4. Rezultate obţinute 20

Page 3: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 3

1. Rezumatul etapei

În cadrul Etapei a II-a a proiectului „Structuri compozite hibridesimulatoare de corp uman utilizate pentru evaluarea impactului dinamicîn medii cu potenţial de risc ridicat” (HYBRIDSIM), cu titlul „Modelexperimental pentru structuri compozite hibride utilizate ca simulatori aicorpului uman”, obiectivele consorţiului au fost planificate şi realizate conformplanului de realizare aprobat. Activitatea de cercetare a fost distribuitămembrilor consorţiului, în funcţie de specificul şi experienţa anterioară înderularea activităţilor de cercetare.

Au fost identificate 4 activităţi principale, conduse de cătrecoordonatorului proiectului (Centrul de Cercetare Ştiinţifică pentru ApărareCBRN şi Ecologie) avându-i ca parteneri în proiect partenerul 1 (SC STIMPEXSA) și partenerul 2 (Universitatea POLITEHNICA din bucurești).

Aceste activităţi şi concretizarea lor sunt prezentate sintetic în tabelul demai jos.

Nr.crt. Denumire activitate Concretizare

12.1 Caracterizarea fizico-chimică şimecanică a noilor compozite hibridesintetizate

1 raport de cercetare1 raport experimentare –metode de sinteză, reţetăcompozite şi validaremetode1 plan testare1 raport testare1 articol ISI - submitted4 participări conferinţeinternaţionale: 2 postere şi2 prezentări orale

2

2.2 Optimizarea metodelor de sinteză anoilor compozite hibride şiValidarea metodelor de sinteză a noilorcompozite hibride

3 2.3 Testarea şi evaluarea la impactdinamic a modelului experimental

4 2.4 Diseminarea rezultatelor

O parte din studiile efectuate în cadrul acestei etape au fost prezentate încadrul a patru conferinţe şi simpozioane internaţionale, unde au participatoameni de știință cu recunoaștere internațională și reprezentanți ai unor agențieconomici, potențiali beneficiari ai rezultatelor cercetării.

Page 4: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 4

2. Descrierea ştiinţifică şi tehnică a rezultatelor

2.1. Caracterizarea fizico-chimică şi mecanică a noilorcompozite hibride sintetizate

In conformitate cu planul de realizare a proiectului, etapa a II-apresupus din partea partenerului Universitatea Politehnica din Bucuresti,Facultatea de Chimie Aplicata si Stiinta Materialelor, DepartamentBioresurse si Stiinta Polimerilor efectuarea de analize fizico-chimice simecanice pe esantioane compozite hibride sintetizate de coordonatorulproiectului Centrul de Cercetare Stiintifica pentru Aparare CBRN si Ecologie(CO) la nivel de laborator şi de către S.C. STIMPEX S.A. (P2) la nivel deinstalaţie pilot.

Au fost efectuate următoarele analize:- determinarea densităţii compozitelor hibride;- determinarea gradului de gonflare pentru probele compozite hibride pe

bază de gelatină;- analiza spectrofotometrică FTIR-ATR pe gelurile compozite hibride pe

bază de gelatină;- analiza termogravimetrică a gelurilor compozite hibride pe bază de

gelatină;- evaluarea proprietăţilor reologice pentru compozitele hibride pe bază de

gelatină (determinarea modulelor G' si G'').

În Tabelul 1 sunt ilustrate reţetele optimizate faţă de etapa I aproiectului, luate în calcul pentru varianta finală de simulatori de corp uman /organe umane.

Tabelul 1. Compozitii pentru compozitele hibride sintetizate in proiect

Nr.crt. Apă Gelatină Glutaraldehidă Acid propionic+ PDMS

1 90 10 - -2 85 15 - -3 80 20 - -4 89 10 1 -5 84 15 1 -6 79 20 1 -7 88 10 0,5 1,58 83 15 0,5 1,59 78 20 0,5 1,510 87 10 0,5 2,511 82 15 0,5 2,512 77 20 0,5 2,513 89 10 - 114 84 15 - 115 79 20 - 116 88,5 10 0,5 -

Page 5: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 5

Din analiza graficelor obţinute la testele de gonflare, putem spune căhidrogelurile compozite hibride pe bază de gelatină au o capacitate mare degonflare în apa distilată la temperatura camerei (geluri superbasorbante).Proba 4 are un grad maxim de gonflare de 635%, care se atinge dupa 71 h (3zile). Proba 5 are un comportament similar, cu un grad maxim de gonflare de632%, care se atinge după 80 h. Proba 6 gonflează mai mult în apă comparativcu celelalte două, atingând gradul maxim de 801% după 75 h. Proba 7 secomportă similar cu proba 6, cu un grad maxim de gonflare de 817%, care seatinge totuşi într-un timp mai scurt de 57 h. Proba 8 atinge un grad maxim degonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708%grad maxim de gonflare într-un timp mult mai lung comparativ cu toatecelelalte compozite hibride (105 h). Un comportament similar îl întâlnim laproba 10, care are un grad maxim de gonflare de 761% după aproximativ 105h. Proba 11 ajunge la un grad de gonflare de 754% în 71 h. Ultima probătestată la gonflare este proba 12, cu un GG=829% in 100 h.

Spectrele FTIR ale gelurilor analizate prezintă absorbanţele specificegrupărilor din gelatină. Datorită secvenţei sale unice de aminoacizi şi anumeroaselor grupări (grupe) funcţionale, gelatina este un polimer ce sepreteaza obţinerii de hidrogeluri reticulate chimic cu diferiţi agenţi chimici ceconţin diferite grupări funcţionale reactive, precum gruparea aldehidică, cumeste glutaraldehida. Reacţia de reticulare a gelatinei cu glutaraldehida poate fiexplicată prin reacţia grupărilor aldehidice funcţionale cu grupările ε-aminoneprotonate libere (-NH2) provenite de la lizină sau hidroxilizină printr-o reacţiede adiţie nucleofilă.

Conform datelor din literatura de specialitate, gelatina prezintă treimaxime specifice, respectiv la 1640 cm-1 apare vibraţia de întindere a legăturiiC=O specifică amidei I, la 1535 cm-1 sunt evidenţiate vibraţiile de întindere alegăturii C-N şi de deformare a legăturii N-H a amidei II, iar la 1243-1260 cm-1

apar vibraţiile de întindere a legăturii C-N şi de deformare a legăturii N-Hspecifice amidei III din gelatină. De asemenea, în literatura de specialitate maisunt precizate şi vibraţiile de întindere ale benzilor –OH şi NH situate în jurulvalorii de 3400 cm-1, vibraţiile de întindere simetrică a legăturilor specificesărurilor carboxilate (symmetric stretching of carboxylate salts) la aproximativ1402 cm-1 şi a legăturii esterice la 1090 cm-1.

Gelurile analizate prezintă uşoare creşteri ale valorilor numerelor deundă ale amidelor III de la 1243 la 1264 cm-1 şi o scădere uşoară a numerelorde undă specifice amidei II, de la 1556 cm-1 până la 1536 cm-1, acestemodificări putându-se datora faptului că grupările amidice sunt implicate înreacţia de reticulare, formând baze Schiff. O dată cu creşterea concentraţiei deglutaraldehidă, se poate observa că dispare “umărul” de la 3300-3400 cm-1.

Măsurătorile termogravimetrice ale gelurilor compozite hibride pe bazăde gelatină au fost realizate cu o viteză de încălzire de 10 ºC, în atmosferă deazot de la temperatura camerei până la 420 ºC, utilizând un echipament TGAQ500 de la TA Instruments.

Curba TGA a probei nereticulate de gelatină (proba 1) prezintă douăpierderi masice importante: prima între 20 şi 130 ºC cu o pierdere masică deaproximativ 5%. Această primă pierdere masică poate să corespundă pierderiiapei absorbite sau a celei din reţeaua gelatinei. Acest tip de inflexiune nu a fostobservată în cazul probei reticulate. Cea de-a doua inflexiune de pe curbaprobei 1 apare la 220 ºC şi continuă până la aproximativ 360 ºC şi sedatorează degradării gelatinei. În cazul probei reticulate (proba 9), prima

Page 6: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 6

pierdere masică apare la 200 ºC şi continuă până la 370 ºC şi poate fi atribuitădegradării gelatinei. Conform datelor furnizate de curbele TGA, reticulareagelatinei cu glutaraldehida duce la creşterea termostabilităţii acesteia. Seobservă, de asemenea, că masa de reziduu a probei reticulate creşte cu 10% încomparaţie cu masa de reziduu a probei nereticulate. Datele obţinute sunt înbună concordanţă cu datele de literatură pe probe cu gelatină reticulată şinereticulată.

Măsurătorile reologice au arătat faptul că hidrogelurile compozite hibridepe bază de gelatină au un comportament predominant elastic la temperaturade 5 ºC, temperatura camerei (23 ºC) şi la temperatura corpului uman (37 ºC).De asemenea, se poate remarca faptul că valorile modulului G' devin practicconstante pe intervalul de frecvenţă 10-0,1 Hz.

2.2. Optimizarea metodelor de sinteză a noilor compozitehibride şi Validarea metodelor de sinteză a noilor compozite hibride

De o deosebită importanţă în procesul tehnologic de producţie algelatinelor balistice îl reprezintă temperatura: temperatura de lucru,temperatura de gelifiere, temperatura de depozitare, temperatura demanipulare şi utilizare.

Atunci când are loc planificarea procesului tehnologic, trebuie luaţi înconsiderare mai mulţi parametri:

- Existenţa unei surse de apă distilată;- Existenţa unor reactoare de sinteză adecvate ca dimensiuni pentru

obţinerea cantităţilor necesare a fi turnate în matriţe;- Posibilitatea de încălzire a apei distilate prin mantaua reactorului sau

transferul apei distilate încălzite în reactorul de sinteză;- Timpul de malaxare în vederea omogenizării produsului;- Existenţa unor matriţe adecvate pentru turnare;- Existenţa unui spaţiu de depozitare adecvat – la temperatură scăzută;- Existenţa echipamentelor şi a aparaturii de verificare a produsului.

În cadrul acestei etape, echipa de proiect a S.C. STIMPEX S.A. a evaluatşi optimizat spaţiul de lucru şi metodele de sinteză a simulanţilor de corpuman, după care Coordonatorul proiectului, Centrul de Cercetare Ştiinţificăpentru Apărare CBRN şi Ecologie, a evaluat şi validat aceste noi metode desinteză.

Gelatinei balistice i s-au adăugat diverşi aditivi în vederea îndepliniriiparametrilor de performanţă stabiliţi stabilitatea în condiţii normale de mediuşi posibilitatea de utilizare ca simulanţi de organe umane.

În continuare, după stabilirea metodelor optime de sinteză, produsul vafi validat prin teste specifice.

De asemenea, calitatea materiilor prime achiziţionate de la furnizori afost evaluată în vederea obţinerii de compozite optime din punct de vedere alproprietăţilor, dar şi al raportului calitate-preţ.

Metoda de sinteză a noilor compozite hibride pe bază de gelatină apresupus stabilirea unor proporții clar stabilite între tipurile de materialeutilizate care să dea un răspuns mecanic similar țesuturilor din corpul uman.

Page 7: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 7

Schema generală de sinteză pentru compozite hibride polimerice cu utilizare casimulanți de corp uman

Metoda de sinteză stabilită pentru produs valabil model experimentalconstă în stabilirea materiilor prime, a materialelor, a echipamentelor şiaparaturii utilizate, astfel încât:

- Componenţii să fie dozaţi cu acurateţe;- Sintezele să conducă la produşi de reacţie omogeni şi viabili pentru

obţinerea produsului cerut din punct de vedere al parametrilortehnici;

- Reacţiile de sinteză să se desfăşoare în condiţiile de respectare anormelor de sănătate şi securitate în muncă.

Simulanții de organe umane împreună cu torsul vor putea constitui unsistem ușor de utilizat, ieftin și de bază pentru simularea tragerilor cuarmament de calibru mic şi neletal.

Respectarea procesului tehnologic de preparare și utilizare a substanțelorchimice de puritate analitică este obligatorie.

GelatinăPolimer

plastifiantAgent anti-

spumare Apă

Colorantpentru

diferenţiereorgane

Dozare Dozare Dozare Dozare Dozare

Amestecare

Sinteză compozitpolimeric

Turnare în forme

Răcire la t °C amb.

Depozitare/utilizare

Agent dereticulare

Dozare

Page 8: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 8

Aparatura necesară pentru sinteză:

- Reactor de sinteză din sticlă de 1000 mL- Reactor de sinteză din sticlă de 3000 mL- Agitator mecanic cu viteză de agitare 50-2000 rpm- Instalație pilot pentru sinteză, constând în reactor de sticlă de 10 L cu

agitator din inox teflonat de tip ancoră şi motor cu viteză de agitarereglabilă între 100 şi 1500 rpm, cu baie de ulei cu încălzire până la 120-180 °C și protecție la supratemperatură

- Balanţă analitică- Pâlnie de picurare- Termometru- Nișă chimică pentru evacuare gaze și recirculare aer- Matriţe de turnare pentru tors, inimă, plămân, ficat, rinichi- Etuvă antiex- Cameră climatică- Frigider pentru depozitare

Matriţă pentru turnarea compozitului de gelatină balistică pentru inimă

Page 9: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 9

Matriţă pentru turnarea compozitului de gelatină balistică pentru tors

Page 10: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 10

Matriţă pentru turnarea compozitului de gelatină balistică pentru plămân

Matriţă pentru turnarea compozitului de gelatină balistică pentru ficat

Matriţă pentru turnarea compozitului de gelatină balistică pentru rinichi

Page 11: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 11

Urmare a metodei de sinteză implementate în cadrul proiectului, metodăoptimizată şi pusă în operă de către Partenerul 1 al proiectului, S.C. STIMPEXS.A., Coordonatorul Proiectului, Centrul de Cercetare Ştiinţifică pentru ApărareCBRN şi Ecologie, a validat această metodă:

1. A fost evaluată şi validată strategia teoretică de sinteză a simulanţilor;2. Au fost validate reţetele optime din punct de vedere al componenţilor

pentru simulanţi de tors, inimă, plămâni, ficat, rinichi;3. Au fost evaluate şi validate metodele de sinteză la nivel de instalaţie

pilot pentru simulanţii de organe umane;4. Au fost validate proprietăţile chimice, fizice şi mecanice necesare

comparării cu proprietăţile organelor umane.

2.3. Testarea şi evaluarea la impact dinamic a modeluluiexperimental

În urma îndeplinirii condițiilor de acceptanță pentru produsul Simulatoride corp uman, produsul trebuie să treacă prin etapa de Testare şi evaluare dedezvoltare pentru model experimental, cu referire la îndeplinirea parametrilorbalistici comparativ cu organe de porc, asemănătoare din punct de vederemecanic cu organele umane.

Lotul model experimental pentru produsul Simulatori de corp umansupus evaluării constă în inimă, ficat, plămâni, rinichi, tors cu organe incluse– câte 3 buc.

Caracteristicile tehnice ale produsului – nivel model experimental, suntexpuse în tabelele următoare.

Caracteristici tehnice ale simulantului de tors cu organeNr.crt. Caracteristica de performanţă Condiţia de admisibilitate

1 Aspect Culoare roşie

2

Comportament la impact cugloanţe / bile

Proiectil Pb 4.5 mm – nupenetrează

3 Cartuş cal. 22LR – penetreazătotal

4 Bilă cauciuc GFL – penetrează

5 Cartuş 9 mm PAK – penetreazăparţial

6 Cartuş 9x19 mm – penetreazătotal

7 Interval de temperatură pentruutilizare -10 +20 ºC

8 Biodegradare > 7 zile

Page 12: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 12

Caracteristici tehnice ale simulantului de inimă/ficat/plămâni/rinichiNr.crt. Caracteristica de performanţă Condiţia de admisibilitate

1 Aspect Culoare roşie

2 Interval de temperatură pentruutilizare -10 +20 ºC

3 Biodegradare > 7 zile

Obiectivele testării şi evaluării de dezvoltare au constat în:- Verificarea respectării parametrilor fizici şi mecanici ai produsului –

nivel model experimental, comparativ cu organe de porc.- Verificarea menţinerii parametrilor fizici şi mecanici ai produsului, nivel

model experimental, în timp.

Programul de testare şi evaluare de dezvoltare este expus în tabelul demai jos.

Probe pentru testarea și evaluarea de dezvoltare a produsuluiNr.crt.

Denumireaprobei

Valoareaprevăzută

Mod deverificare Executant Loc de

desfăşurare

1 Verificareaaspectului

Culoareomogenă Aspectare CO CO

2 Verificareaprodusului

Aercomprimat –

nupenetreazăCal. 9x19

mm –penetrează

total

Tragere CO CO

3

Verificareaprodusului

după temperarela -10 oC timp

de 24 h

Aercomprimat –

nupenetreazăCal. 9x19

mm –penetrează

total

Tragere CO CO

4

Verificareafuncţionăriiprodusului

după temperarela +20 oC timp

de 24 h

Aercomprimat –

nupenetreazăCal. 9x19

mm –penetrează

total

tragere CO CO

Page 13: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 13

Nr.crt.

Denumireaprobei

Valoareaprevăzută

Mod deverificare Executant Loc de

desfăşurare

5

Verificareaprodusului

după temperarela -10 oC timp

de 1 săptămână

Fără coloniide mucegai Aspectare CO CO

6

Verificareafuncţionăriiprodusului

după temperarela +20 oC timp

de 1 săptămână

Fără coloniide mucegai Aspectare CO CO

Managementul testării

Lotul model experimental supus testării este realizat de către P1 şi validatde către CO.

Testele se efectuează în cadrul poligonului de testare al CO. Organizarea testelor revine CO, care are la dispoziție aparatura necesară

parcurgerii tuturor probelor din prezentul plan. După finalizarea fiecărei activităţi se execută asanarea zonei unde s-a

realizat testarea, în conformitate cu reglementările în vigoare. Instructajul cu normele de securitate şi sănătate în muncă şi situaţii de

urgenţă specifice desfăşurării programului se face de către personaluldesemnat al CO.

După parcurgerea tuturor verificărilor cuprinse în Planul de testare, se vaîntocmi Raportul de testare şi evaluare de dezvoltare al produsului.

Verificările au fost executate în conformitate cu Planul de testare şievaluare de dezvoltare a produsului.

Verificări asupra simulatorului de tors cu organe

Verificarea aspectului s-a executat prin control vizual, urmărindu-seatât culoarea produsului, dar şi omogenitatea sa. În ceea ce priveşte gelatina, s-a evidenţiat faptul că trebuie utilizată doar gelatină granule, în cazul utilizăriigelatinei fulgi rezultând un produs opac. De asemenea, toate materiile primetrebuie să fie de puritate analitică (observaţia este valabilă pentru toateprodusele).

Produsul prezintă o culoare gălbuie omogenă în cazul torsului. Laverificarea aspectului produsului nu s-au constatat neconcordanţe faţă deprevederile impuse.

Rezultatele verificării au fost corespunzătoare.

Page 14: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 14

Produsul simulator de tors cu organe a fost testat în primul rând latemperatura mediului ambiant, iar apoi, după condiționare în camera climaticătimp de 24 ore la -10 °C și, respectiv, +20 °C.

Condiţia de admisibilitate a probei, ca distanţa de penetrare aglonţului prin produs să fie similară cu cea prin corpul uman / organeleumane, și înainte, și după condiționare în intervalul de temperatură -10 +20ºC, a fost îndeplinită: proiectilul Pb 4.5 mm nu penetrează, cartuşul cal. 22LR

Page 15: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 15

şi cal. 9x19 mm penetrează total, iar bila de cauciuc GFL şi glonţul de 9 mmPAK penetrează parţial.

Produsul simulator de tors cu organe a fost temperat la temperatura de+20 °C în camera climatică timp de 7 zile.

După condiţionare, pe suprafaţa produsului nu au apărut colonii demucegaiuri.

Condiţia de admisibilitate a probei a fost, aşadar, îndeplinită.

Verificări asupra simulatorului de inimă

Verificarea aspectului s-a executat prin control vizual, urmărindu-seatât culoarea produsului, dar şi omogenitatea sa.

Page 16: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 16

Produsul prezintă o culoare roşie omogenă în cazul inimii. La verificareaaspectului produsului nu s-au constatat neconcordanţe faţă de prevederileimpuse.

Rezultatele verificării au fost corespunzătoare.

Produsul simulator de inimă a fost condiţionat în camera climatică timpde 24 ore la -10 °C și, respectiv, +20 °C.

Condiţia de admisibilitate a probei, ca produsul să rămână consistent,iar compoziţia să nu se fluidizeze, a fost îndeplinită.

Pentru stabilirea duratei minime de viaţă a produsului, simulatorul deinimă a fost temperat la temperatura de +20 °C în camera climatică timp de 7zile. După condiţionare, pe suprafaţa produsului nu au apărut colonii demucegaiuri.

Condiţia de admisibilitate a probei a fost, aşadar, îndeplinită.

Verificări asupra simulatorului de ficat

Verificarea aspectului s-a executat prin control vizual, urmărindu-seculoarea produsului şi omogenitatea sa.

Produsul prezintă o culoare roşu-închis omogenă în cazul ficatului. Laverificarea aspectului produsului nu s-au constatat neconcordanţe faţă deprevederile impuse.

Rezultatele verificării au fost corespunzătoare.

Page 17: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 17

Produsul simulator de ficat a fost condiţionat în camera climatică timpde 24 ore la -10 °C și, respectiv, +20 °C.

Condiţia de admisibilitate a probei, ca produsul să rămână consistent,iar compoziţia să nu se fluidizeze, a fost îndeplinită.

Produsul simulator de ficat a fost temperat la temperatura de +20 °C încamera climatică timp de 7 zile, în vederea stabilirii duratei minime de viaţă aprodusului.

După condiţionare, pe suprafaţa produsului nu au apărut colonii demucegaiuri.

Condiţia de admisibilitate a probei a fost, aşadar, îndeplinită.

Verificări asupra simulatorului de plămâni

Verificarea aspectului s-a executat prin control vizual, urmărindu-seatât culoarea produsului, dar şi omogenitatea sa.

Produsul prezintă o culoare galben-roşiatică omogenă în cazulplămânilor. La verificarea aspectului produsului nu s-au constatatneconcordanţe faţă de prevederile impuse.

Rezultatele verificării au fost corespunzătoare.Pentru stabilirea intervalului de temperatură pentru utilizare a

simulatorului de plămâni, produsul simulator de plămâni a fost condiţionat încamera climatică timp de 24 ore la -10 °C și, respectiv, +20 °C.

Condiţia de admisibilitate a probei, ca produsul să rămână consistent,iar compoziţia să nu se fluidizeze, a fost îndeplinită.

Page 18: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 18

Stabilirea duratei minime de viaţă a produsului: produsul simulator deplămâni a fost temperat la temperatura de +20 °C în camera climatică timp de7 zile. După condiţionare, pe suprafaţa produsului nu au apărut colonii demucegaiuri.

Condiţia de admisibilitate a probei a fost, aşadar, îndeplinită.

Verificări asupra simulatorului de rinichi

Verificarea aspectului s-a executat prin control vizual, urmărindu-seatât culoarea produsului, dar şi omogenitatea sa. Produsul prezintă o culoareroşu-închis omogenă în cazul rinichilor. La verificarea aspectului produsului nus-au constatat neconcordanţe faţă de prevederile impuse.

Rezultatele verificării au fost corespunzătoare.Pentru stabilirea intervalului de temperatură pentru utilizare a

simulatorului de rinichi, produsul simulator de rinichi a fost condiţionat încamera climatică timp de 24 ore la -10 °C și, respectiv, +20 °C.

Condiţia de admisibilitate a probei, ca produsul să rămână consistent,iar compoziţia să nu se fluidizeze, a fost îndeplinită.

Pentru stabilirea duratei minime de viaţă a produsului, produsulsimulator de rinichi a fost temperat la temperatura de +20 °C în cameraclimatică timp de 7 zile. După condiţionare, pe suprafaţa produsului nu auapărut colonii de mucegaiuri. Condiţia de admisibilitate a probei a fost,aşadar, îndeplinită.

Page 19: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 19

2.4. Diseminarea rezultatelor

O parte din aspectele studiate în cadrul acestei etape au fost prezentateîn cadrul unor manifestări ştiinţifice internaţionale:

1) Participare cu posterul Human body simulants for military andforensic research la International Conference Greener and SaferEnergetic and Ballistic Systems, Academia Tehnică Militară,Bucureşti, România, 22-23 mai 2015.

2) Participare cu posterul Development of graphene/silk fibroinhydrogels with potential uses in bone tissue engineering la FourthInternational Symposium Frontiers in Polymer Science, Riva delGarda, Italia, 20-22 mai 2015.

3) Participare cu prezentare orală a lucrării Development of magnetic silkfibroin scaffolds for tissue engineering applications la 19th

Romanian International Conference on Chemistry and ChemicalEngineering RICCCE19, Sibiu, România, 2-5 septembrie 2015.

4) Participare cu prezentare orală a lucrării Rheological properties ofhuman body simulants for military use la International SymposiumPriorities of Chemistry for a Sustainable Development, ed. a XI-a,ICECHIM, Bucureşti, România, 29-30 octombrie 2015.

5) De asemenea, articolul „Novel formulations of ballistic gelatine” afost trimis spre evaluare la revista Bioinspiration & Biomimetics îndata de 18.11.2015, autori: T. Zecheru, C. Sau, C. Lazaroaie, C. Zaharia– factor de impact 2013: 2,534.

Page 20: RAPORTUL ŞTIINŢIFIC ŞI TEHNIC · 2017-11-13 · Proba 8 atinge un grad maxim de gonflare de 720% după 79 h de imersare în apă distilată. Proba 9 atinge 708% grad maxim de gonflare

Raport ştiinţific şi tehnic – HYBRIDSIM, etapa II-2015 20

De asemenea, proiectul are actualizată pagina proprie,http://www.nbce.ro/hybridsim.html, unde pot fi vizualizate etapele șirezultatele obţinute prin proiect.

3. Concluzii

Compozitele hibride pe bază de gelatină balistică obținute pe instalațiepilot sunt compozite cu următoarea compoziţie omogenă: gelatină,polidimetilsiloxan, agent antispumare (acid propionic), agent de reticulare(glutaraldehidă).

Spre deosebire de gelatina balistică standard, produsul obţinut prinproiect este stabil la temperatura ambiantă şi nu este atacat de cătremucegaiuri timp de minim o săptămână, ajungându-se la obţinerea unuimaterial care să corespundă în totalitate necesităților medicinei legale șicercetărilor din domeniul balistic.

În urma stabilirii metodei de sinteză optime şi a validării acesteia, încontinuare s-au urmărit etapele de testare și evaluare de dezvoltare aleprodusului obținut, valabile pentru modelul experimental sintetizat.

Concluzia finală rezultată în urma testării şi evaluării de dezvoltare estecă produsul aflat la nivel de model experimental îndeplinește condițiilestabilite prin planul de testare și evaluare de dezvoltare.

În etapa următoare se va întocmi specificaţia de dezvoltare a produsuluişi se va definitiva tehnologia de sinteză a modelului experimental.

4. Rezultate obţinute

Din punct de vedere al corelaţiei dintre rezultatele obţinute şi activităţileetapei II din cadrul proiectului, considerăm că acestea sunt în deplinăconcordanţă cu obiectivele specifice ale etapei.

Astfel, în perioada de derulare a etapei au fost realizate analize fizico-chimice şi mecanice asupra materialelor ce pot fi utilizate ca simulatori aicorpului uman, au fost optimizate şi validate metodele de sinteză a materialelorce pot fi utilizate ca simulatori ai corpului uman, materialele sintetizate au fostsupuse unui program amplu de testare şi evaluare de dezvoltare, iar rezultateleparțiale obținute au fost diseminate prin două prezentări orale, două postere încadrul unor cunoscute conferinţe şi simpozioane internaționale, printr-unarticol transmis către o revistă cotată ISI, dar și prin pagina web a proiectului.

Director proiectMr.dr.ing.

Ciprian SĂU