Tribological Characterization of a Novel UHMWPE Hybrid Nanocomposite Coating for Biomedical Applications
No Thumbnail Available
Date
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Saudi Digital Library
Abstract
يستخدم التيتانيوم وسبائكه على نطاق واسع في المجال الطبي للتطبيقات الطبية الحيوية فى زراعة الأسنان و العظام و تطبيقات اخرى .و نظرا لان مقاومة التيتانيوم للبرى منخفضة ، قد أجريت العديد من الدراسات لتحسين خصائص سطح التيتانيوم وسبائك التيتانيوم عن طريق استخدام طرق عديدة لتعديل السطح. تم في هذه الدراسة استكشاف طريقة جديدة لاستخدام طلاء هجين من النانو البوليمر لتعديل سطح التيتانيوم المتاح تجاريا (التيتانيوم النقي و Ti6Al4V) و سبيكة تيتانيوم مطورة حديثا (Ti20Nb13Zr). يتم اجراءالطلاء باستخدام عملية الطلاء بالرذاذ. و تم اختيار البولي ايثيلين عالي الوزن الجزيئي (UHMWPE) كمصفوفة للطلاء بسبب توافقها الاستثنائي مع الخصائص التريبولوجية. ومع ذلك، نظرا لانخفاض قدرتها على تحمل الاحمال فان أنابيب الكربون النانوية (CNT’s)تم استخدامها كمدعم. وتعمل أنابيب الكربون النانوية في طلاء النانو على رسو سلاسل البوليمر ، التي لها خصائص ميكانيكية ممتازة. تم اختيار الوزن الامثل لمحتوى أنابيب الكربون النانوية بناء على الخصائص التريبولوجية باستخدام ثلاثة نسب وزن مختلفة (0.5، 1.5 و 3). تم إدخال هيدروكسيباتيت في الطلاء المركب النانومترى الأمثل لتعزيز التوافق الطبى للطلاء نظرا لقدرتها على ربط مباشرة إلى العظام الطبيعية، وبالتالي، تسريع النشاط الحيوي والعظمية. هذا ممكن بسبب مكوناته المعدنية المماثلة إلى العظام الطبيعية والأسنان. ولذلك، تم تحسين طلاء نانوكومبوسيت الهجين لنسب مختلفة من وزن الهيدروكسيباتيت (0.5، 1.5، 3 و 5). تم تقييم تشتت أنابيب الكربون النانوية و هيدروكسيباتيت من قبل مطياف رامان الطيفي و صور الميكروسكوب الالكترونى . وقد لوحظ ارتفاع التحول من االنطاق G ل 1.5 wt٪ من أنابيب الكربون النانوية مقارنة مع 0.5 و 3wt٪ أنابيب الكربون النانوية تشير إلى التشتت جيدة، وأظهرت الصور الميكرسكوب الالكترونى توزيع حتى ل 1.5wt٪ أنابيب الكربون النانوية و 3wt٪ هيدروكسيباتيت في مصفوفة البوليمر. لوحظت زيادة في 37٪ من صلابة عند إضافة أنابيب الكربون النانوية من 0wt٪ إلى 3wt٪ في مصفوفة UHMWPE. وقد تحققت أفضل النتائج التريبولوجية والخدش ل UHMWPE المعززة مع 1.5wt٪ أنابيب الكربون النانوية و 3wt٪ هيدروكسيباتيت ، وكان الطلاء قادرة على الحفاظ على 250،000 دورة دون الفشل، لحمل 12نيوتن بسرعة انزلاق 0.1 متر/ ثانية، في حين فشل UHMWPE في 3600 دورة، لنفس الشروط . UHMWPE عززت مع 1.5wt٪ أنابيب الكربون النانوية و 3wt٪ طلاء هيدروكسيباتيت لم تفشل خدش التقدمي الخطي لحمل نهاية من 30 نيوتن. وأظهر طلاء النانو الهجين المركب المطور أداء تريبولوجيا ممتازا من حيث الاحتكاك المنخفض، ومعدل التآكل المنخفض، وحماية المواد المواجهة بالمقارنة مع جميع الركائز الاساسية.