پديد آورنده :
مرادي، مهديه
عنوان :
ساخت و مشخصه يابي پوشش هاي كامپوزيت اكسيد روي حاوي ذرات شيشه
زيست فعال روي زير لايه آلياژ تيتانيوم Ti6Al4V به روش رسوب دهي الكتريكي
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
شناسايي و انتخاب مواد مهندسي
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 99 ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيوان رئيسي
توصيفگر ها :
Ti6Al4V , پوشش كامپوزيتي , رسوب دهي الكتريكي , شيشه ي زيست فعال , اكسيد روي , عملكرد سدي
استاد داور :
محمود منيرواقفي، مهشيد خرازيها
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/09/27
رشته تحصيلي :
مهندسي مواد
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/28
چكيده فارسي :
آلياژTi6Al4V بهواسطهي خواص زيستسازگاري مناسب آن در مهندسي پزشكي بهطور گستردهاي بهعنوان ايمپلنت بهكار ميرود. از طرفي به علت نگرانيهاي باليني و ارتوپدي از آزادسازي شديد يونهاي فلزي و آثار مخرب آن بر بدن، لازم است تا اين آلياژ مورد پوششدهي قرارگيرد. اكسيد روي مزاياي بسياري از قبيل سميت كم، مقاومت بالا در برابر خوردگي و زيست سازگاري را ارائه ميدهد. علاوه بر اين، اكسيد روي قادر به ايجاد مجموعهي متنوعي از مورفولوژي سطح بوده كه بر خواص ضدميكروبي و زيستي آن تاثيرگذار است. وجود ذرات شيشهي زيستفعال در ساختار اكسيد روي باعث انتشار هيدروكسي آپاتيت روي سطح آن شده و بهاينترتيب زيستسازگاري بالاتري را براي اين پوشش ايجاد ميكند. در پژوهش حاضر، پوشش كامپوزيتي اكسيد روي حاوي ذرات شيشه زيستفعال به روش رسوبدهي الكتريكي روي زيرلايه آلياژ Ti6Al4V ايجادشده است. اثر تغييرات پتانسيل رسوبدهي الكتريكي و غلظت نانوذرات شيشه زيستفعال درون الكتروليت حاوي 1/0 مولار نيترات روي بر فرايند جوانهزني، رشد و خواص پوششهاي حاصل مورد بررسي قرار گرفت. خواص سطحي، خواص مكانيكي، خواص الكتروشيميايي و زيستفعالي نمونههاي پوششدهي شده در پتانسيلهاي 2/1- و VAg/AgCl4/1- و در غلظتهاي صفر، 5/0 و %1 از شيشه زيستفعال درون حمام ارزيابي شد. پوششهاي ايجادشده در غلظت %1 شيشه زيستفعال در هر دو پتانسيل با مورفولوژي يكنواخت و ميانگين ضخامت 6μm به عنوان نمونههاي بهينه به لحاظ مورفولوژي و ضخامت معرفي شده و خواص سطحي آنها شامل زبري سطح، ترشوندگي و چسبندگي به زيرلايه مورد ارزيابي قرار گرفت و با پوششهاي ايجادشده در شرايط يكسان در غياب شيشه زيستفعال مقايسه شد. براي همگي اين پوششها، آزمون طيف سنجي امپدانس الكتروشيميايي در محلول نمكي بافر فسفات در كوتاه مدت و طولاني مدت انجام شد. پوشش ايجاد شده در پتانسيل VAg/AgCl2/1- در غلظت %1 شيشه زيستفعال در پايان دورهي 28 روزه غوطهوري با دستيابي به مقاومت كل M.cm23/18 بالاترين ميزان عملكرد سدي در مقابل محصولات خورنده را در ميان ساير پوششها داشت. همچنين اين پوشش عملكرد ايدهآلي، به لحاظ زبري سطح متوسط (μm55/1)، ترشوندگي بالا (5º/25) و چسبندگي بالاي پوشش به زيرلايه (MPa12) ارائهكرد. غوطهوري هر دو نمونه پوششدهي شده در پتانسيل 2/1- و VAg/AgCl4/1- در غلظت %1 شيشه زيستفعال در محلول شبيه ساز بدن به مدت 28 روز موجب جذب حداكثري يونهاي Ca و P موجود در محلول و تشكيل لايهاي همگن از هيدروكسيآپاتيت بر سطح گرديد. در كل پوششهاي ايجاد شده در شرايط 2/1- و VAg/AgCl4/1- در غلظت %1 شيشه زيستفعال با كاهش يون كلسيم و فسفر موجود در محلول شبيهساز بدن به زير %5 بهترين ميزان زيستفعالي در طولانيمدت را از خود نشان دادند.
چكيده انگليسي :
Ti6Al4V alloy is widely used as an implant in medical engineering due to its suitable biocompatibility properties. On the other hand, due to clinical and orthopedic concerns about the severe release of metal ions and their destructive effects on the body, it is necessary to cover this alloy. Zinc oxide offers many benefits such as low toxicity, high corrosion resistance and biocompatibility. In addition, zinc oxide is able to create a diverse set of surface morphologies that affect its antimicrobial and biological properties. The presence of bioactive glass particles in the structure of zinc oxide causes the release of hydroxyapatite on its surface, thus creating a higher biocompatibility for this coating. In the present study, a zinc oxide composite coating containing bioactive glass particles was created by electrically depositing on a Ti6Al4V alloy substrate. The effect of changes in electrical deposition potential and concentration of bioactive glass nanoparticles in electrolyte containing 0.1 M zinc nitrate on the nucleation and growth process, and properties of the resulting coatings were investigated. Surface, mechanical, electrochemical and bioactive properties of the coated samples were evaluated at potentials of -1.2 and -1.4VAg /AgCl and in the bath containing of 0, 0.5 and 1% of bioactive. Coatings formed at a concentration of 1% bioactive glass at both potentials with uniform morphology and an average thickness of 6μm were introduced as optimal specimens in terms of morphology and thickness and their surface properties including surface roughness, wettability and adhesion to the substrate were evaluated and with samples of the same conditions in the absence of bioactive glass were compared. For all these coatings, short-term and long-term electrochemical impedance spectroscopy test in phosphate buffer salt solution was performed. The coating created at the potential of -1.2VAg/AgCl at a concentration of 1% of bioactive glass achieved to a total resistance of 18.23 M.cm2, at the end of the 28-day immersion period and had the highest barrier performance against corrosive products among other coatings. This coating also provided ideal performance in terms of medium surface roughness (1.55 μm), high wettability (25.5º) and high adhesion of the coating to the substrate (12 MPa). Immersion of both coated samples in the potential of -1.2 and -1.4VAg /AgCl at a concentration of 1% bioactive glass in the simulated body fluid for 28 days causes maximum absorption of Ca and P ions in the solution and formation of homogeneous layers of hydroxyapatite on the surface. In general, the coatings created under the conditions of -1.2 and -1.4VAg /AgCl at a concentration of 1% of bioactive glass showed the best long-term bioactivity by reducing calcium and phosphorus ions in the simulated body fluid below 5%.
استاد راهنما :
كيوان رئيسي
استاد داور :
محمود منيرواقفي، مهشيد خرازيها