عنوان
بررسي تاثير لايه مياني بر ريزساختار، خواص زيستي و مكانيكي پوشش هيدروكسي آپاتيت اعمال‌شده بر روي زيرلايه V4Al6Ti به روش پلاسما اسپري با هدف كاربردهاي ارتوپدي
نويسنده اصلي
رضايتي، ثمين
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
رشته تحصيلي
مهندسي مواد و متالورژي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
ايمپلنت‌هاي فلزي به دليل مزايايي مانند استحكام كششي بالاتر و مقاومت در برابر خستگي در مقايسه با سراميك‌ها و پليمرها در جراحي ارتوپدي كاربردهاي زيادي دارند. انواع مختلفي از فلزات در ايمپلنت‌هاي پزشكي استفاده شده است، از جمله فولادهاي زنگ‌نزن، آلياژهاي كبالت-كروم و تيتانيوم و آلياژهاي آن. آلياژهاي تيتانيوم داراي ويژگي‌هايي مناسب مانند استحكام مكانيكي بالا، مقاومت در برابر خوردگي مناسب، چگالي كم و زيست‌سازگاري هستند. در اين آلياژها به طور طبيعي يك لايه اكسيد پايدار روي سطح تشكيل مي‌شود كه غيرفعال بوده كه از فلز در برابر خوردگي محافظت مي‌كند. خواص مقاومت در برابر خوردگي عالي آلياژهاي تيتانيوم، آن‌ها را به گزينه‌اي ارجح براي كاربردهاي زيست پزشكي تبديل مي‌كند به طوريكه در كاربردهاي طولاني مدت، اين آلياژها قابل اعتمادتر از فولاد ضدزنگ و آلياژهاي كبالت-كروم هستند. هيدروكسي‌آپاتيت به دليل زيست سازگاري عالي، ماده زيستي ايده‌آلي در زمينه كاربردهاي زيستي است. اصلاح سطح آلياژهاي تيتانيوم با هيدروكسي آپاتيت مي‌تواند به طور موثري خواص مكانيكي برتر بستر را با خواص بيولوژيكي مواد پوشش تركيب كند. پوشش‌هاي پايه هيدروكسي‌آپاتيت به دليل زيست‌سازگاري عالي، رسانايي استخواني و توانايي پيوند با بافت‌هاي نرم و سخت شناخته شده هستند. يكي از موثرترين روش‌ها براي اعمال پوشش‌هاي زيستي سراميكي بر روي ايمپلنت‌ها، پلاسما اسپري است. اين تكنيك امكان ايجاد پوشش‌هايي با خواص مطلوب مانند ضخامت، قدرت چسبندگي و يكنواختي را فراهم مي‌كند كه براي طول عمر و عملكرد ايمپلنت بسيار مهم است. يكي از چالش‌هاي اصلي در پوشش‌دهي هيدروكسي‌آپاتيت به روش پلاسما اسپري، اختلاف ضريب انبساط حرارتي، تنش‌هاي پسماند و چسبندگي محدود پوشش به زيرلايه فلزي است. به‌منظور بهبود عملكرد پوشش، استفاده از لايه‌هاي مياني به‌عنوان راهكاري مؤثر مطرح شده است. بدين منظور در اين پژوهش به بررسي لايه‌هاي مياني تيتانيوم و V4Al6Ti با پوشش اصلي هيدروكسي آپاتيت به روش پلاسما اسپري پرداخته شد. نتايج نشان داد نمونه داراي لايه مياني تيتانيوم درصد بلورينگي بالاتري داشته و در آزمون چسبندگي سلولي نيز عملكرد بهتري از خود نشان داد كه با زبري سطح بالاتر آن همخواني دارد. با اين حال، نمونه داراي لايه ميانيV4Al6Ti ريزساختاري يكنواخت‌تر با اسپلت‌هاي به‌هم‌پيوسته‌تر از خود نشان داد. اين نمونه زاويه تماس كمتري داشته و آبدوست‌تر بود و در آزمون خوردگي مقاومت بالاتري از خود نشان داد. همچنين نتايج آزمون‌هاي سميت سلولي، نانوايندنت و خراش به‌ترتيب زنده‌ماني سلولي بيشتر، سختي سطح بالاتر و چسبندگي مناسب پوشش را تأييد كردند. آزمون استحكام چسبندگي نيز مقدار 44 مگاپاسكال را نشان داد كه مطابق با استاندارد ايزو 2-13779 است. در مجموع، با توجه به نتايج ريزساختاري، مكانيكي و زيستي، نمونه داراي لايه ميانيV4Al6Ti به‌عنوان ساختار بهينه براي كاربردهاي ارتوپدي معرفي مي‌شود.
شماره ركورد
237084
گرايش رشته تحصيلي
شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
دانشكده
مهندسي مواد
دانشگاه
دانشگاه صنعتي اصفهان