بهبود عملكرد مكانیكی-زیستی ایمپلنت ها با امواج فراصوت
آتی جو: محققان كشور با به كارگیری امواج فراصوت و احداث یك سطح نانوساختار روی یك نوع آلیاژ تیتانیوم نوظهور، قابلیت آلیاژ را برای كاربردهای زیستی درون تنی مورد ارزیابی قرار دادند.
به گزارش آتی جو به نقل از ستاد توسعه فناوری نانو، استفاده از ایمپلنت های استخوانی و دندانی یكی از مدرن ترین روش های درمان شكستگی های استخوانی و لطمه های دندانی به حساب می آید. مواد مورد استفاده برای ساخت این گونه قطعات باید ضمن تحمل شرایط محیطی بدن، خطری باز احداث نكند.
در دهه های اخیر آلیاژهای تیتانیوم توانایی خودرا در این حوزه به اثبات رسانده اند و تلاش ها برای بهینه سازی هرچه بیشتر این آلیاژها ادامه دارد. در این راستا، محققان دانشگاه تهران با اعمال ضربات مكانیكی فراصوت بر روی یك نوع آلیاژ تیتانیوم نوظهور و احداث لایه های نانوساختار بر روی آن، موفق به ارتقای خواص مكانیكی-زیستی این آلیاژ شدند.
دكتر مهدی خردمندفرد، دانش آموخته ی مقطع دكتری دانشگاه تهران، ضمن امیدبخش خواندن بعضی از آلیاژهای نوظهور تیتانیوم نوع بتا برای كاربردهای پزشكی، طرح حاضر را گامی در برای استفاده درون تنی آلیاژ تیتانیوم بتا در مقیاس انبوه دانست.
وی اضافه كرد: در این پژوهش سعی كردیم تا با اعمال عملیات سطحی فراصوتی بر روی یك نوع آلیاژ تیتانیوم نوظهور بتا موسوم به TNTZ عملكرد مكانیكی و زیستی این آلیاژ را بهبود بخشیم. شایان ذكر است كه مهم ترین و بارزترین خاصیت مكانیكی این آلیاژ، دارا بودن مدول یانگ پایین و نزدیك به مدول یانگ استخوان است.
وی افزود: اعمال عملیات سطحی فراصوتی سبب میگردد تا سطح آلیاژ، ساختاری نانویی پیدا كرده و افزایش چندین برابری مقاومت به سایش و همین طور فعالیت های زیستی را به دنبال داشته باشد.
این محقق درباب نحوه اثرگذاری امواج فراصوت بر خواص سطحی آلیاژ اظهار داشت: اعمال فرایند فراصوت بر روی سطح آلیاژ سبب احداث تغییر شكل پلاستیك شدید سطحی و متعاقب آن كاهش قابل توجه اندازه ی دانه های سطحی و افزایش مرز دانه می شود؛ این سوژه سبب افزایش انرژی سطحی و قابلیت ترشوندگی شده و بهبود چسبندگی سلولی را به دنبال خواهد داشت.
وی افزود: از طرف دیگر كاهش اندازه دانه موجب میگردد سختی، مقاومت به سایش و مقاومت به خستگی باز ارتقا پیدا كند.
به گفته خردمندفرد، در مطالعه حاضر سپس اعمال فرایند اصلاحی نانوساختار سطحی فراصوت روی آلیاژ تیتانیوم بتا TNTZ (Ti-۲۹Nb-۱۳Ta-۴.۶Zr)، مشخصه یابی ساختاری و فازی سطحی به كمك آزمون XRD انجام شده است. در ادامه به منظور بررسی دقیق تر جزئیات ریزساختاری میكروسكوپ الكترون عبوری (TEM) مورد استفاده قرار گرفته است. در نهایت نمونه ها از منظر عملكرد مكانیكی (سایش و سختی) و زیستی (چسبندگی سلولی) ارزیابی شده اند.
وی اشاره كرد: برمبنای نتایج به دست آمده، اعمال فرایند نانوساختارسازی سطحی فراصوت بر روی آلیاژ TNTZ سبب بهبود ۷ برابری مقاومت به سایش و دو برابری چسبندگی سلولی نسبت به آلیاژ پایه میگردد.
این تحقیقات حاصل تلاش های دكتر مهدی خردمندفرد- دانش آموخته مقطع دكتری دانشگاه تهران و دكتر فرشید كاشانی بزرگ عضو هیأت علمی دانشگاه تهران است.
نتایج این كار در مجله Journal of Alloys and Compounds با ضریب تأثیر ۳.۷۷۹ (جلد ۷۶۲، سال ۲۰۱۸، صفحات ۹۴۱ تا ۹۴۹) انتشار یافته است.
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب