سنتز نانوذرات هیدروکسیآپاتیت و پوششدهی هیدروکسیآپاتیت روی آلیاژ حافظهدار NiTi به روش لایهنشانی چرخشی
[پایاننامه]
Synthesis of Hydroxyapatite Nano Particles and Coating of NiTi Shape Memory Alloy by HA Coating Using Spin Coating Method
/نیر شکری
: مهندسی مواد
، ۱۳۹۸
۱۱۴ص.
:
زبان: فارسی
زبان چکیده: فارسی
چاپی - الکترونیکی
مصور، جدول، نمودار
کارشناسی ارشد
مهندسی مواد- شناسایی و انتخاب مواد فلزی
۱۳۹۸/۰۶/۰۱
صنعتی سهند
با توجه به اینکه در مورد آلیاژ حافظهدار( NiTi نایتینول) غنی از نیکل همواره نگرانی از بابت آزاد شدن یونهای نیکل در محیط بدن وجود دارد، لذا در تحقیق حاضر پوشش زیستسازگار و زیستفعال هیدروکسیآپاتیت بهعنوان مادهای با ساختار مشابه جزء معدنی بافت سخت بدن انسان، با استفاده از روش سل-ژل و فرآیند لایهنشانی چرخشی بر روی زیرلایه نایتینول اعمال شد .آمادهسازی سل پایدار هیدروکسیآپاتیت عامل مهمی در ایجاد پوششهای هیدروکسیآپاتیت یکنواخت و متراکم است، بدین ترتیب از پیشمادههای آلی و معدنی تریاتیلفسفیت و کلسیمنیترات چهارآبه استفاده شد .همچنین تعیین دمای بهینه عملیات حرارتی یکی از مراحل اصلی در ایجاد پوششهای هیدروکسیآپاتیت تکفاز است .بدین منظور، ابتدا پودر هیدروکسیآپاتیت در دماهای مختلف سنتز شده و دمای ۶۰۰ بهعنوان دمای بهینه سنتز که در آن پودر تکفاز با بلورینگی بالا حاصل میشود، انتخاب شد .سل هیدروکسیآپاتیت به روش لایهنشانی چرخشی بر روی آلیاژ نایتینول، پوشش داده شده و در دمای بهینه سنتز ۶۰۰ به مدت ۱ ساعت تحت اتمسفر آرگون، عملیات حرارتی گردید .نتایج حاصل از طیفهای FTIR نمونههای پودری سنتز شده در دماهای مختلف نشان داد که از دمای ۴۰۰ پیکهای مشخصه آپاتیت پدیدار شده و با افزایش دما تا ۶۰۰ به طیف FTIR مربوط به هیدروکسیآپاتیت تجاری شبیهتر میگردد .نتایج حاصل از آنالیز کمی فازی به روش ریتولد و آزمون پراش پرتو ایکس، میزان بلورینگی بیشتری را در دمای ۶۰۰ نسبت به سایر دماها نشان داد .همچنین نتایج حاصل از آزمون رهایش یونهای نیکل، نمونه پوششدهی شده توسط هیدروکسیآپاتیت تکفاز و حاوی لایه میانی اکسید تیتانیوم را بهعنوان بهینهترین نمونه از نظر کاهش رهایش یونهای نیکل تأیید کرد .نتایج حاصل از آزمون زاویه ترشوندگی سطح نشان داد که نمونه پوششدهی شده با هیدروکسیآپاتیت تکفاز و حاوی یک لایه میانی اکسید تیتانیوم، بهینهترین زاویه تماس را جهت رشد و تکثیر سلول ها دارد .همچنین تصاویر ریزساختاری بهدست آمده از میکروسکوپ الکترونی روبشی، مورفولوژی کرویشکل هیدروکسیآپاتیت را در سطح پوشش نشان دادند .مطالعات رفتار خوردگی پوششها نشان داد که ساختار متراکم پوششهای هیدروکسیآپاتیت تکفاز حاوی یک لایه میانی اکسید تیتانیوم، به میزان قابل توجهی مقاومت خوردگی زیرلایه نایتینول را افزایش میدهد .همچنین توانایی شکلگیری آپاتیت با غوطهوری نمونهها در SBF به مدت ۱۰ روز مورد ارزیابی قرار گرفت .نتایج نشان داد که حضور یک لایه میانی اکسید تیتانیوم سبب رشد یک لایه متراکم آپاتیتی در روی سطح پوشش شد.
Releasing Ni1+ ions from NiTi shape memory alloys in the body environment is a challengeable issue for biomedical applications. In this study, biocompatible and bioactive coating of hydroxyapatite as a material with a bone-like structure was coated on NiTi substrate using the spin coating process of the sol-gel method. Preparing the stable hydroxyapatite sol is an important factor in obtaining a homogeneous and dense coating. Triethyl phosphite and calcium nitrate tetrahydrate were used as precursors. Also, determination of optimum temperature of sintering is one of the most important steps in the deposition of biphasic hydroxyapatite coatings. So hydroxyapatite powders were synthesized in different temperatures, finally, 600oC was determined for obtaining nanocrystalline and biphasic hydroxyapatite powder with high crystallinity. Hydroxyapatite sol was coated on NiTi alloy by the use of spin coating and was sintered at 600oC under the argon atmosphere for 1 h. FTIR results of hydroxyapatite powders showed that by the increase in sintering temperature from 400 to 600, the FTIR spectrum of hydroxyapatite is more similar to commercial hydroxyapatite. XRD test and Rietveld quantitative phase analysis indicated high crystallinity for powder which was sintered at 600oC among other powders sintered at different temperatures. Results of Ni Releasing test showed the least Ni releasing was related to the sample with a TiO2 layer. Optimum result of contact angle test is for the sample with the TiO2 layer. FE-SEM images of the coating revealed a uniform and dense structure for the TiO2+HA sample with the lowest cracks and the morphology of the coating is spherical. The results of potentiodynamic polarization and EIS measurements indicated that the dense structure of TiO2+HA and Bare+HA coatings could increase the corrosion resistance of NiTi substrate. The apatite formation ability was estimated using immersion test in SBF for 10 days. FE-SEM images of surfaces after immersion in SBF showed that the presence of TiO2 layer, accelerate the in vitro growth apatite layer on the surface of coatings.
ba
Synthesis of Hydroxyapatite Nano Particles and Coating of NiTi Shape Memory Alloy by HA Coating Using Spin Coating Method
روش سل- ژل
هیدروکسیآپاتیت
پوششدهی به روش لایهنشانی چرخشی
نایتینول
Sol-Gel, Hydroxyapatite, Spin Coating, NiTi shape memory alloy
روش سل- ژل، هیدروکسیآپاتیت، پوششدهی به روش لایهنشانی چرخشی، نایتینول
شکری، نیر
خلیل علافی، جعفر، استاد راهنما
اطمینانفر، محمدرضا، استاد مشاور
ایران
20230912
مواد ،۷۰۶۰۸ ،۱۳۹۸
رادهظفاح ژایلآ یور تیتاپآیسکوردیه یهدششوپ و تیتاپآیسکوردیه تارذونان زتنس NiTi یشخرچ یناشنهیلا شور هب.pdf