تولید ایمپلنت‌های تیتانیومی نانوساختار با خواص بهبودیافته توسط محققان دانشگاه تربیت مدرس

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از ستاد ویژه توسعه نانو، امروزه تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل وزن کم، استحکام بالا، دمای ذوب بالا، مقاومت به خوردگی بالا و زیست‌سازگاری‌شان، کاربرد گسترده‌ای در صنایع هوافضا، پتروشیمی و زیست پزشکی یافته‌اند. با این‌ وجود روش‌هایی وجود دارد که به‌منظور بهبود خواص زیستی، مکانیکی و خوردگی این مواد روی آنها اعمال می‌شود. فرآیند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی یکی از فرآیندهای دوست‌دار محیط‌زیست و مورد توجه در این عرصه است که می‌توان با استفاده از آن خواص مطلوب‌تری را برای تیتانیوم و آلیاژهایش ایجاد کرد.

دکتر محمود علی‌اف خضرایی، ضمن بیان این مطلب که ترکیب الکترولیت مورد استفاده در فرآیند پلاسمای الکترولیتی نقش مهمی در خواص نهایی پوشش ایجاد شده ایفا می‌کند، گفت: «هدف از انجام این طرح استفاده از فرآیند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی و یک الکترولیت بهینه به‌منظور ایجاد یک پوشش نانوکامپوزیتی روی تیتانیوم خالص تجاری بوده است. در این طرح اثر مواد غیرسمی کتوکنازول روی میزان جذب نانوذرات آلومینا درون پوشش مورد بررسی قرار گرفته است».

وی افزود: «فرآیند پوشش‌دهی مورد استفاده در این طرح یک فرآیند دوست‌دار محیط‌زیست است. به ‌علاوه که در الکترولیت آن از مواد غیرسمی استفاده شده است. اعمال پوشش نانوکامپوزیتی روی قطعات تیتانیومی موجب بهبود عملکرد این قطعات در محیط بدن خواهد شد».

در فرآیند پلاسمای الکترولیتی سعی می‌شود لایه‌ اکسیدی موجود روی قطعه تیتانیومی با اعمال یک جریان الکتریکی ضخیم شود. همچنین حضور افزودنی‌ها درون الکترولیت موجب می‌شود لایه اکسیدی به ‌صورت لایه اکسیدی کامپوزیتی حاوی مواد افزودنی رشد کند. این موضوع موجب بهبود خواص خوردگی و مکانیکی قطعه نهایی می‌شود.

محقق این طرح در رابطه با مراحل انجام این طرح توضیح داد: «در این تحقیق در تیتانیوم خالص تجاری به‌عنوان زیرلایه استفاده شده است. الکترولیت مورد استفاده جهت اعمال فرآیند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی حاوی نانوپودر آلومینا و مقادیر مختلف افزودنی کتوکنازول بود. پس از اعمال فرآیند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی، اثر میزان کتوکنازول بر نحوه رشد پوشش، جذب نانوذرات آلومینا، مورفولوژی، ساختار شیمیایی و خواص مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفته است».

بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، حضور ماده کتوکونازول موجب افزایش جذب نانوذرات آلومینا درون پوشش شده است و این موضوع کاهش تخلخل و افزایش فشردگی پوشش نهایی را به دنبال داشته است.

این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمود علی‌اف خضرایی و علیرضا صبور روح اقدم، اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس، حسین شریفی تودشکی، دانش‌آموخته مقطع کارشناسی ارشد و قاسم براتی دربند، دانشجوی مقطع دکترای این دانشگاه، است.