عنوان

پوشش‌دهی کامپوزیتیCNT -Ti- HA روی آلیاژ NiTi با روش رسوب دهی الکتروفورتیک برای کاربردهای زیست پزشکی

IR

۳۷۰۶پ

فارسی

IR

پوشش‌دهی کامپوزیتیCNT -Ti- HA روی آلیاژ NiTi با روش رسوب دهی الکتروفورتیک برای کاربردهای زیست پزشکی

[پایان‌نامه]

HA-Ti-CNT Composite Coatings on NiTi by Electrophoretic Deposition Method for Biomedical Applications

/حسین ملکی قلعه

: مهندسی مواد

، ۱۳۹۸

۱۵۲ص.

:

زبان: فارسی

زبان چکیده: فارسی

چاپی - الکترونیکی

مصور، جدول، نمودار

دکتری

مهندسی مواد- مواد پیشرفته

۱۳۹۸/۰۴/۰۱

صنعتی سهند

در تحقیق حاضر، پوشش‌های کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت، تیتانیم و نانولوله‌های کربنی چند جداره، با استفاده از روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک و فرآیند اتصال واکنشی در حین تف‌جوشی روی سطح زیرلایه‌ی NiTi پوشش‌دهی شدند .پس از آماده‌سازی سوسپانسیون پایدار( محیطn - بوتانول و تری اتانول آمین به عنوان عامل پراکنده‌ساز) پوشش‌های کامپوزیتی با استفاده از رسوب‌دهی الکتروفورتیک پوشش‌دهی شدند .رسوب‌دهی الکتروفورتیکی روی کاتد NiTi در ولتاژ۶۰ ولت و زمان ۱۲۰ ثانیه انجام گرفت .تف‌جوشی نمونه‌ها در دمای ░C۸۵۰ و به مدت ۲ ساعت در کوره‌ی خلاء انجام گرفت .تصاویر SEM سطح پوشش‌ها پس از تف‌جوشی نشان داد که پوشش‌های هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم( ۲۰ وزنی) و هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم( ۲۰ وزنی)-نانولوله‌های کربنی چندجداره( ۱ وزنی) از یک ساختار متراکم نسبت به پوشش هیدروکسی آپاتیت برخوردارند .حضور تیتانیم به عنوان عامل اتصال واکنشی باعث ایجاد فازهای جدیدی مانند اکسید تیتانیم، تری کلسیم فسفات، تیتانات کلسیم و فسفید تیتانیم در حین تف-جوشی می‌شود .آزمون میکروفروروندگی در سطح پوشش‌ها نشان داد که بیشترین مدول الاستیک برای پوشش هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم-نانولوله‌های کربنی چندجداره (GPa ۴۱/۵۴) است که مابین مدول الاستیک زیرلایه‌ی NiTi (GPa ۶۶/۴۸) و بافت استخوان( تقریبا GPa ۳۰) قرار دارد .سختی و استحکام چسبندگی پوشش هیدروکسی آپاتیت پس از کامپوزیت شدن با تیتانیم و نانولوله‌های کربنی به میزان قابل توجهی افزایش یافت به طوریکه سختی و استحکام چسبندگی به ترتیب از ۷۲ ویکرز و ۱۷ مگاپاسکال در پوشش هیدروکسی آپاتیت به ۴۰۵ ویکرز و ۳۲ مگاپاسکال در پوشش هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم-نانولوله‌های کربنی چندجداره رسید .مطالعات آزمون‌های الکتروشیمیایی بیانگر افزایش مقاومت به خوردگی آلیاژ NiTi پس از پوشش‌دهی آن با هیدروکسی آپاتیت می‌باشد بطوریکه کامپوزیت شدن پوشش هیدروکسی آپاتیت با تیتانیم و نانولوله‌های کربن به میزان قابل توجهی مقاومت به خوردگی آلیاژ NiTi را افزایش داد .میزان چگالی جریان و مقاومت به خوردگی آلیاژ NiTi بترتیب از إA.cm-۱/۲۸۱ و K ۱۲۰ به إA.cm-۲ ۰/۰۳ وM ۸۳ در آلیاژ NiTi حاوی پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم-نانولوله‌های کربنی چندجداره رسید .توانایی شکل‌گیری آپاتیت با غوطه‌وری نمونه‌ها در محیط مایع شبیه‌سازی شده بدن به مدت ۴ روز مورد ارزیابی قرار گرفت .نتایج نشان داد که حضور تیتانیم و نانولوله‌های کربنی چندجداره در پوشش هیدروکسی آپاتیت سرعت رشد لایه‌ی آپاتیتی را روی سطح پوشش افزایش می‌دهد .نتایج کشت سلولی نشان دادند که سلول‌های استخوانی قادر هستند به سطح پوشش‌های ارائه شده بچسبند و تکثیر یابند .حضور تیتانیم و نانولوله‌های کربنی چندجداره در پوشش هیدروکسی آپاتیت میزان پهن شدگی و تکثیر سلول‌های استخوانی را افزایش می‌دهد .همچنین زیست سازگاری آلیاژ NiTi پس از پوشش‌دهی با پوشش هیدروکسی آپاتیت و بخصوص پوشش کامپوزیتی هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم-نانولوله‌های کربنی چندجداره به میزان قابل توجهی افزایش یافت به طوریکه نمونه‌های NiTi حاوی پوشش‍ زیستی سمیتی از خود در محیط کشت سلولی نشان ندادند .میزان رهایش یون نیکل نیز از سطح آلیاژ NiTi در محیط مایع شبیه‌سازی شده بدن پس از پوشش‌دهی با پوشش هیدروکسی آپاتیت-تیتانیم-نانولوله‌های کربنی چندجداره به ترتیب از ۱۱/۸ به إgr.L-۱ ۰/۰۸کاهش یافت .

30 GPa). The hardness and adhesion strength of the hydroxyapatite coating after composed with titanium and multi-walled carbon nanotubes improved significantly, as hardness and adhesion strength increased from 72 HV and 17 MPa in hydroxyapatite coating to 405 HV and 32 MPa in the hydroxyapatite-titanium- multi-walled carbon nanotubes. The results of the electrochemical tests showed an increase in the corrosion resistance of the NiTi alloy after coated with hydroxyapatite, as composing the hydroxyapatite coating with titanium and multi-walled carbon nanotubes significantly increased the corrosion resistance of the NiTi alloy. The corrosion current density and corrosion resistance of the NiTi alloy changed from 1.81 A.cm-2 and 120 K to 0.03 A.cm-2 and 83 M after coated with the hydroxyapatite-titanium- multi-walled carbon nanotubes composite coating. The ability to form apatitefor each specimen was evaluated by immersing the specimens in a simulated body fluid for 4 days. The results demonstrated that the presence of titanium and multi-walled carbon nanotubes in the hydroxyapatite coating increased the growth rate of apatite layer on the surface of the coating. It was found that the bone cells were able to adhere to the coating surface and grow. The presence of titanium and multi-walled carbon nanotubes in the hydroxyapatite coating increased the bone cell proliferation. Also, the bio-compatibility of the NiTi alloy after coated with hydroxyapatite coating and hydroxyapatite-titanium- multi-walled carbon nanotubes composite coating increased significantly as no toxicity was observed. The amount of nickel ion released from the NiTi alloy surface in the simulated body fluid decreased from 11.8 gr.L-1 to 0.90 gr.L-1 after coated with hydroxyapatite-titanium- multi-walled carbon nanotubes composite coating.~( C for 2 h in a vacuum furnace. SEM images from the surface of the coatings after the sintering process revealed that the hydroxyapatite-titanium (20 wt. ) and hydroxyapatite-titanium (20 wt )- multi-walled carbon nanotubes (1 wt. ) coatings had a denser structure compared with that of the hydroxyapatite. The presence of titanium as a reactive bonding agent created some phases including, titanium oxide, tricalcium phosphate, calcium titanate, and titanium phosphide during the sintering process. The results of the microindentation tests showed that the hydroxyapatite-titanium- multi-walled carbon nanotubes coating had the highest elastic modulus (41.54 GPa), which was between the elastic modulus of the NiTi substrate (66.48 GPa) and the bone tissue ░ In this research study, the hydroxyapatite (HA)-titanium (Ti, 20 wt. )- multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs, 1 wt. ) composite coating was coated on the NiTi substrate using the electrophoretic deposition and the reaction bonds that occurred during the sintering process. After preparing the stable suspension (n-butanol and triethanolamine as the dispersing agents), composite coatings were coated using electrophoretic deposition technique. Electrophoretic deposition was performed on a NiTi cathode at the applied voltage of 60 V for 120 s. Sintering process was carried out at 850

ba

HA-Ti-CNT Composite Coatings on NiTi by Electrophoretic Deposition Method for Biomedical Applications

آلیاژNiTi

هیدروکسی آپاتیت

رسوب‌دهی الکتروفورتیک

تف جوشی واکنش اتصالی

پوششMWCNTs-Ti- HA

NiTi alloy; Hydroxyapatite; Electrophoretic Deposition; Reaction Bond Sintering; HA-Ti-MWCNTs Composite Coatings; Mechanical Behavior; Biological Behavior; Corrosion behavior

آلیاژNiTi ، هیدروکسی آپاتیت، رسوب‌دهی الکتروفورتیک، تف جوشی واکنش اتصالی، پوششMWCNTs-Ti- HA، رفتار مکانیکی، رفتار زیستی، رفتار خوردگی.

ملکی قلعه، حسین

خلیل علافی، جعفر، استاد راهنما

ایران

20230912

مواد ،۷۰۵۹۵ ،۱۳۹۸

ی‌تیزوپماک‍ ی‌هدش‌شوپ‍CNT -Ti- HA ژایلآ ی‌ور NiTi ی‌کشزپ‍ ت‌سیز ی‌اهدربراک‍ ی‌ارب‍ ک‌یتروفورتکلا ی‌هد ب‌وسر ش‌ور اب‍.pdf

عادی

عادی

3706.pdf

p70595.pdf

0

ایمانی

متن

0

پ۳۷۰۶

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y