عنوان

مشخصه‌یابی پوشش کامپوزیتیTa- HA۲O۵ بر روی آلیاژ NiTi به روش الکتروفورتیک برای کاربردهای زیست پزشکی

Country Code

IR

Number

۳۶۷۳پ

.Language of Text, Soundtrack etc

فارسی

Country of publication

IR

Title Proper

مشخصه‌یابی پوشش کامپوزیتیTa- HA۲O۵ بر روی آلیاژ NiTi به روش الکتروفورتیک برای کاربردهای زیست پزشکی

General Material Designation

[پایان‌نامه]

Parallel Title Proper

Characterization of HA-Ta۲O۵ Composite Coating on NiTi by Electrophoretic Process for Biomedical Applications

First Statement of Responsibility

/نازیلا هوراندقدیم

Name of Publisher, Distributor, etc.

: مهندسی مواد

Date of Publication, Distribution, etc.

، ۱۳۹۸

Specific Material Designation and Extent of Item

۱۹۶ص.

Other Physical Details

:

Text of Note

زبان: فارسی

Text of Note

چاپی - الکترونیکی

Text of Note

مصور، جدول، نمودار

Dissertation or thesis details and type of degree

دکتری

Discipline of degree

مهندسی مواد

Date of degree

۱۳۹۸/۰۳/۰۱

Body granting the degree

صنعتی سهند

Text of Note

در تحقیق حاضر، پوشش‌های کامپوزیتی هیدروکسی‌آپاتیت-اکسیدتانتالم با استفاده از روش رسوب‌دهی الکتروفورتیک بر روی سطح زیرلایه‌ی NiTi ایجاد شدند .جهت تعیین سوسپانسیون‌های پایدار برای رسوب‌دهی الکتروفورتیک، سوسپانسیون‌هایی حاوی نانوذرات هیدروکسی‌آپاتیت، اکسیدتانتالم و هیدروکسی‌آپاتیت-اکسیدتانتالم در محیطn -بوتانول با غلظت‌های مختلف از تری‌اتانول‌آمین به عنوان عامل پراکنده‌ساز تهیه شدند و مورد ارزیابی قرار گرفتند .فرآیند رسوب‌دهی الکتروفورتیک در ولتاژهای ۵۰، ۶۰ وV ۷۰ در زمان‌های متفاوت ۳۰، ۶۰ وs ۱۲۰ انجام گرفت .تصاویر حاصل از سطح و مقطع عرضی پوشش‌ها توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که پوشش‌های پیوسته و عاری از ترک، در شرایط پوشش‌دهیs ۶۰ وV ۶۰ به دست می‌آیند که برای تف‌جوشی از آنها استفاده شد .تغییرات لحظه‌ای دانسیته جریان و وزن رسوب در حین فرآیند رسوب‌نشانی در ولتاژV ۶۰ به مدتs ۳۶۰ از سوسپانسیون‌های حاوی غلظت‌های مختلف تری‌اتانول‌آمین به صورت آنلاین ثبت شد .در ادامه جهت بررسی تأثیر غلظت‌های مختلف فاز ثانویه بر روی ترکیب، ریزساختار و خواص پوشش، ۱۰، ۱۵، ۲۰ و ۳۰ درصد وزنی از اکسیدتانتالم به سوسپانسیون نانوذرات هیدروکسی‌آپاتیت خالص اضافه شد .ترکیب فازی پوشش‌ها قبل از تف‌جوشی توسط پراش پرتو ایکس بررسی شد و متعاقبا میزان فاز ثانویه رسوب کرده از سوسپانسیون‌های کامپوزیتی در زمینه‌ی پوشش هیدروکسی‌آپاتیت با استفاده از روش اصلاح ریتولد محاسبه گردید .تف‌جوشی نمونه‌ها در دمایoC ۸۰۰ و به مدتh ۱ در کوره‌ی خلاء انجام گرفت .در طیف پراش پرتو ایکس مربوط به پوشش هیدروکسی‌آپاتیت-۳۰ درصد وزنی اکسیدتانتالم، علاوه بر فازهای هیدروکسی‌آپاتیت، اکسیدتانتالم وCa ۲Ta۲O۷، پیک‌های مربوط به فازCa ۳(PO۴)۲ نیز ظاهر شدند .از آنجایی‌که این فاز نسبت به فاز هیدروکسی‌آپاتیت در محیطهای آبی حلالیت بالاتری دارد، منجر به تضعیف خواص کاشتنی در کاربردهای طولانی مدت در بدن می‌شود .بنابراین خواص پوشش مذکور مورد بررسی قرار نگرفت .طبق نتایج آزمون میکروفروروندگی پوشش هیدروکسی‌آپاتیت-۲۰ درصد وزنی اکسیدتانتالم نزدیک‌ترین مقدار مدول الاستیک(GPa ۳۲/۸۵) به مدول الاستیک استخوان(GPa ۲۹) را برای زیرلایه‌یNiTi (GPa ۵۶/۳۶) فراهم نمود و از طرفی باعث افزایش سختی پوشش هیدورکسی‌آپاتیت ازGPa ۰/۱۲ بهGPa ۲/۳۸ شد .با اضافه کردن ۲۰ درصد وزنی اکسیدتانتالم به پوشش هیدروکسی‌آپاتیت، استحکام چسبندگی آن به زیرلایه ازMPa ۱۹/۷ بهMPa ۲۸/۳ و فشار تماس بحرانی آن ازGPa ۲/۷ بهGPa ۷/۱۲ افزایش یافت .چقرمگی شکست با استفاده از داده‌های نانوخراش برای پوشش هیدروکسی‌آپاتیت و هیدروکسی‌آپاتیت-۲۰ درصد وزنی اکسیدتانتالم به ترتیب برابر باMPam ۰/۲۶/۱ وMPam ۲۱/۱ محاسبه گردید .مطالعات زیست‌فعالی با غوطه‌وری نمونه‌ها در محلول شبیه‌سازی شده‌ی بدن به مدت ۱۰ روز در دمایoC ۳۷ انجام شدند .نتایج نشان داد که حضور اکسیدتانتالم در پوشش هیدروکسی‌آپاتیت تعداد کره‌های آپاتیتی را بر روی سطح افزایش می‌دهد .بررسی‌های برون‌تنی نشان داد که در مقایسه با پوشش هیدروکسی‌آپاتیت، اعمال پوشش کامپوزیتی هیدروکسی‌آپاتیت-اکسیدتانتالم سبب افزایش تکثیر و فعالیت سلول‌های استئوبلاست انسان می‌شود .ترشوندگی، ترکیب شیمیایی، بار سطحی و خواص مکانیکی پوشش پارامترهایی هستند که می‌توانند در این بهبود تأثیرگذار باشند .تأثیر مثبت افزایش فاز ثانویه در داخل پوشش کامپوزیتی بر روی مقاومت به خوردگی زیرلایه، با آزمون‌های رهایش نیکل، پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌سنجی امپدانس الکتروشیمیایی تأیید گردید .بهبود رفتار مقاومتی زیرلایه در برابر خوردگی با گذشت زمان غوطه‌وری در داخل نمک فسفات بافری به مسدود شدن حفرات پوشش با تشکیل شدن رسوبات جدید در داخل آنها نسبت داده شده است

Text of Note

In the present study, the composite coatings of hydroxyapatite-tantalum oxide were coated on the NiTi substrate by electrophoretic deposition. To determine stable suspensions for electrophoretic deposition, the different suspensions of hydroxyapatite, tantalum oxide and hydroxyapatite-tantalum oxide nanoparticles in n-butanol media with various concentrations of triethanolamine as a dispersant have been prepared and evaluated. The electrophoretic deposition process was conducted at voltages of 50, 60 and 70 V in the different durations of 30, 60 and 120 s. According to the SEM images from the surface and cross-section of the coatings, the continuous and crack-free coatings have been achieved at 60 V and 60 s which utilized in the subsequent sintering process. The in-situ current density and deposit weight variations during deposition process at voltage of 60 V from suspensions possessing different contents of triethanolamine was recorded online for 360 s. To investigate the effect of different concentrations of secondary phase on the composition, microstructure and properties of coating, the 10, 15, 20 and 30 wt. of tantalum oxide was added to the hydroxyapatite nanoparticles suspension. The phase composition of coatings before the sintering was perused by XRD and subsequently the amount of deposited secondary phase in the hydroxyapatite coating matrix from composite suspensions was determined using Rietveld method. The samples were sintered at 800 oC for 1 h in a vacuum furnace. In the XRD spectra of hydroxyapatite-30wt. tantalum oxide coating, the extra peaks belonging to the Ca3(PO4)2 phase was appeared besides the hydroxyapatite, tantalum oxide and Ca2Ta2O7 phases. As the aforementioned phase has higher solubility than hydroxyapatite phase in aqueous environment, weakens the implants properties in the long term application in the body. So, the properties of hydroxyapatite-30wt. tantalum oxide coating have not been considered in this study. Considering the micro-indentation test results, the hydroxyapatite-20wt. tantalum oxide coating provided the closest elastic modulus (32.85 GPa) to that of bone (29 GPa) for NiTi substrate having elastic modulus of 56.36 GPa. Also, by addition of 20wt. tantalum oxide, the hardness, adhesion strength and critical contact pressure of hydroxyapatite coating was improved from 0.12 GPa to 2.38 GPa, from 19.7 MPa to 28.3 MPa and from 2.7 GPa to 7.12 GPa, respectively. The Fracture toughness was calculated from nano-scratch data for hydroxyapatite and hydroxyapatite-20wt. tantalum oxide coatings which equals to 0.6 MPa m1/2 and 1 MPa m1/2, respectively. The bioactivity studies were done by samples immersion in a simulated body fluid for 10 days at 37 oC. The results showed that the tantalum oxide presence in the hydroxyapatite coating increases the number of apatite spheres on its surface. The in-vitro studies indicated that applying the hydroxyapatite-tantalum oxide composite coating enhances the osteoblast cells proliferation and activity in comparison to the hydroxyapatite surface. The coating wettability, chemical composition, surface charge, and mechanical properties are important factors that could be effective in this improvement. The positive effect of secondary phase enhancement in the composite coating structure on the corrosion resistance of substrate was approved by Ni ion release assessment, potentiodynamic polarization test and electrochemical impedance spectroscopy results. The improvement in the impedance responses of substrate by immersion duration elapsing in the phosphate-buffered solution was explained by considering the coating porosities blocking through the formation of new precipitates

ba

Parallel Title

Characterization of HA-Ta۲O۵ Composite Coating on NiTi by Electrophoretic Process for Biomedical Applications

آلیاژ حافظه‌دارNiTi

هیدروکسی‌آپاتیت

رسوب دهی الکتروفورتیک

خواص مکانیکی

رفتار الکتروشیمیایی

Subject Term

NiTi shape memory alloy, Hydroxyapatite, Tantalum oxide, Electrophoretic deposition, Mechanical properties, Bioactivity, Electrochemical behavior

Subject Term

آلیاژ حافظه‌دارNiTi ، هیدروکسی‌آپاتیت، اکسیدتانتالم، رسوب‌دهی الکتروفورتیک، خواص مکانیکی، زیست‌فعالی، رفتار الکتروشیمیایی

هوراند قدیم، نازیلا

خلیل علافی، جعفر، استاد راهنما

Country

ایران

Date of Transaction

20230912

Call Number

مواد ،۷۰۵۹۱ ،۱۳۹۸

Host name

ی‌تیزوپماک‍ ش‌شوپ‍ ی‌بایه‌صخشم‍Ta- HA۲O۵ ژایلآ ی‌ور رب‍ NiTi ی‌کشزپ‍ ت‌سیز ی‌اهدربراک‍ ی‌ارب‍ ک‌یتروفورتکلا ش‌ور ه‌ب‍.pdf

Access number

عادی

Compression information

عادی

Date and Hour of Consultation and Access

3673.pdf

Date and Hour of Consultation and Access

p70591.pdf

Bits per second

0

Contact for access assistance

ایمانی

Electronic Format Type

متن

File size

0

Record control number

پ۳۶۷۳

Public note

فارسی

نمایه‌سازی قبلی

pe

TF

92029

1

a

Y