Учёные Саратовского Политеха создали сверхтвёрдое покрытие для биосовместимых имплантатов
@sdelanounas_ru
Вечные танталовые зубы © stimul.online
Суть предложенного метода ИТВР. Источник изображения: Предоставлено Александром Фоминым
Учёным из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина удалось получить сверхтвёрдое покрытие для биосовместимых имплантатов с помощью индукционно-термического вакуумного распыления. О том, как российские ученые разработали сверхпрочное покрытие — комбинацию титановой основы со сверхтвердым танталсодержащим нанокомпозитом, пишет журнал об инновациях в России «Стимул». В этом им помог новейший метод индукционно-термического вакуумного распыления. Покрытие может применяться при изготовлении различных видов медицинских изделий, например имплантируемых конструкций или инструментов для стоматологии и хирургии.
Важным требованием для использования изделий в условиях агрессивной среды, большой механической нагрузки или высокой температуры является повышение их прочности и износостойкости. Одним из эффективных способов решения этой задачи считается индукционная термообработка — нагрев с последующим охлаждением, — которая придает материалу определенную структуру и свойства. Ей подвергают цветные металлы, особенно титан, цирконий и тантал, что открывает большие возможности для повышения качества различных изделий, в том числе медицинского назначения — хирургических инструментов, дентальных имплантатов и ортопедических конструкций, а также их покрытий.
Методика «царапания» образцов алмазным конусом. Источник изображения: Предоставлено Александром Фоминым
Ученые из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. предложили лучший подход — индукционно-термическое вакуумное распыление (ИТВР). Они распыляли в вакууме танталовую мишень при помощи высокочастотного тока и осаждали тонкие слои материала на небольшие титановые конструкции. Взаимодействие этих тугоплавких металлов с остаточными газами приводит к созданию оксинитридных покрытий — механической смеси нано- и микроразмерных кристаллитов оксидов и оксинитридов тантала и титана.
Большую роль в формировании структуры играет режим высокотемпературной обработки. Поэтому исследователи изучили систему «индуктор (протекающий в нем ток создает электромагнитное излучение, разогревающее объект) — танталовая мишень — титановое изделие» и численным методом определили ее температурные поля в зависимости от тока индуктора и длительности выдержки. Так ученые подобрали оптимальный режим: при токе около 6500 А и выдержке не менее 300 секунд листовая мишень тантала возгоняется (переходит из твердого состояния в газообразное), а остаточный кислород и азот взаимодействуют с осажденной пленкой на титановой подложке.
Авторам удалось получить твердые (30-39 ГПа) и сверхтвердые (46-89 ГПа) защитные покрытия, которые характеризуются хорошей биосовместимостью и устойчивостью к коррозии. Исследователи также проверили их на прочность, вдавливая и царапая поверхность алмазными инденторами с определенной силой. Оказалось, что покрытие повышает сопротивляемость титановых изделий истиранию на 40-60%.
Руководитель проекта по гранту РНФ Александр Фомин. Источник изображения: Предоставлено Александром Фоминым
«Формирование сверхтвердых танталсодержащих покрытий на титановых конструкциях позволит существенно повысить качество медицинских изделий. В ближайшем будущем мы планируем расширить экспериментальные исследования по распылению тугоплавких материалов, в частности циркония, молибдена и углерода. Параллельно с научными исследованиями наш коллектив молодых ученых активно сотрудничает с российскими компаниями — производителями титановых медицинских изделий. Ведутся совместные исследования в части задела для будущих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и внедрения новых решений в производственный процесс высокотехнологичных имплантатов», — рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Александр Фомин, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Материаловедение и биомедицинская инженерия», ведущий научный сотрудник Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А.
Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Ceramics International.
По материалам пресс-службы Российского научного фонда
Кстати, а вы знали, что на «Сделано у нас» статьи публикуют посетители, такие же как и вы? И никакой премодерации, согласований и разрешений! Любой может добавить новость. А лучшие попадут в телеграмм @sdelanounas_ru. Подробнее о том как работает наш сайт здесь👈
Поделись позитивом в своих соцсетях
Другие публикации по теме
В Москве представили обновлённый отечественный аппарат УЗИ
Научно-производственное объединение «Сканер» — резид...;рамках импортозамещения. Первые партии выпустят в июне текущего года.Сделано в Ростехе: перфузионный комплекс
Созданный тульским НПО «Сплав» им. А.Н. Ганичева аппарат L...тся одним из стандартов при интенсивной терапии критических состояний.Компания «Медплант» разработала и производит индикатор эффективности сердечно-легочной реанимации
Реанимация под контролемИсточник изображения: МЕДПЛАНТМосковская компания &...bsp;таких параметрах, как частота и глубина компрессий грудной клетки.
Вступай в наши группы и добавляй нас в друзья :)
Следи за успехами России в Телеграм @sdelanounas_ru