تولید نانو پوشش‌های مقاوم به‌ خوردگی برای بهبود خواص ایمپلنت‌های فلزی

مدرس دانشگاه آزاد نجف‌آباد با بیان اینکه امروزه استفاده از ایمپلنت‌های فلزی مانند تیتانیوم و آلیاژهای آن در بدن انسان به شدت رو به افزایش است به خبرنگار خبرگزاری آنا گفت: این فلز و آلیاژهای آن مقاومت به‌ خوردگی نه چندان مطلوب در بدن انسان، عدم سازگاری نه چندان مطلوب با بدن انسان، تولید بافت‌های آواسکولار که منجر به عدم خون رسانی به سلول‌های استخوان دارند و همچنین عدم اتصال مناسب با استخوان و بافت‌های بدن انسان منجر شده تا یک چالش بزرگ در این زمینه برای آلیاژهای فلزی پیدا شود، به همین خاطر استفاده از پوشش‌های ترمیمی و سازگار با بافت‌های بدن، که خواص ایمپلنت‌های فلزی را بهبود بخشد، کاملا ضروری به نظر می‌رسد. با این‌ حال ساخت پوشش‌های با شرایط مطلوب و همچنین روش اعمال این پوشش‌ها بر روی آلیاژهای فلزی بسیار مشکل و در عین حال حساس به شرایط محیط است. بنابراین انتخاب نوع پوشش، انتخاب پارامترهای فرآیند و انتخاب روش اعمال پوشش بسیار حائز اهمیت هستند.

مجید عبداللهی با بیان اینکه در این طرح نیاز بود تا نانوپوششی به‌وجود آوریم که هم خواص مکانیکی مناسب داشته باشد و هم با بدن انسان یک زیست سازگاری مناسب داشته باشد، خاطرنشان کرد: به همین منظور از نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به عنوان یک ماده زیست سازگار توانمند و همچنین ماده‌ای سرامیکی دایوپساید(diopside) به عنوان ماده‌ای با خواص مکانیکی مطلوب بهره گرفته شد. نانوکامپوزتی حاصله که از خواص مکانیکی مطلوب، زیست سازگاری، پایداری شیمیایی، مقاومت به خوردگی و سایش بالا برخوردار است می‌تواند به عنوان یک پوشش منحصر به فرد در صنایع اورتوپدی به کار رود.

وی با توجه به اینکه یکی از مشکلات عمده در این زمینه، اعمال نانوپوشش‌ها بر روی ایمپلنت‌های فلزی است، گفت: اتصال نانوپوشش به فلز، عدم ایجاد ترک‌های سطحی در جریان اعمال پوشش و همچنین زبری سطح پایین از جمله مسائلی است که باید در هنگام اعمال پوشش به دقت آنها را لحاظ کرد، به همین خاطر روش الکتروفورتیک با پارامترهای بهینه شده برای اعمال پوشش مورد استفاده قرار گرفت.

عبداللهی اظهار کرد: در بررسی نتایج مشخص شد که با افزایش مقدار دایوپساید به زمینه‌ هیدروکسی آپاتیت تا 30 درصد وزنی و بعد از عملیات تف جوشی دو مرحله‌ای، اندازه‌ دانه نهایی کامپوزیت و همچنین توزیع اندازه ذرات در آن به طرز چشمگیری کاهش می‌یابد. این پدپده‌ از این نظر حائز اهمیت است که برای اعمال پوشش نانوکامپوزیتی با استفاده از روش الکتروفورتیک بر روی فلز، بهترین شرایط، زمانی رخ می‌دهد که توزیع اندازه ذرات کم باشد.

وی خاطرنشان کرد: اگر 30 درصد دایوپساید در زمینه هیدروکسی آپاتیت تزریق شود و با همان پارامترهای الکتروفورتیک بهینه شده، پوشش اعمال شود، مقاومت به سایش بسیار مناسب برای پوشش حاصل می‌شود و در نتیجه از واکنش‌های التهابی فلزات درون بدن کاسته می‌شود که در این تحقیق، تست مقاومت به سایش بر اساس تنش هرتز این مساله را اثبات کرد. پایداری شیمیایی پوشش کامپوزتی حاصله از جمله موارد دیگری بود که با نمودارهای انحال در پژوهش مذکور مورد بررسی قرار گفت و نتایج مثبت آن حاکی از تولید یک پوشش با پایداری شیمیایی بالا بود.

نتایج این کار تحقیقاتی در مجله‌ Ceramics International (جلد 41، شماره 9، سال 2015، صفحات 12355 تا 12363) به چاپ رسیده است و مجید عبداللهی، امیرسالار خندان و ابراهیم کرمیان در انجام آن همکاری داشته‌اند.