Thesis /

ROMDOC-THESIS-2016-730

Contribuţii privind obţinerea straturilor subţiri nanostructurate biocompatibile depuse prin metoda cu arc catodic

Vlădescu, Alina
2011-02-29

Abstract: Facultatea Știința și Ingineria Materialelor Titlul: Contribuţii privind obţinerea straturilor subţiri nanostructurate biocompatibile depuse prin metoda cu arc catodic Autor: ing.Alina Vlădescu Conducător științific: Prof.Dr.Ing. Simona Zamfir Prezenta teză de doctorat “Contribuţii privind obţinerea straturilor subţiri nanostructurate biocompatibile depuse prin metoda cu arc catodic”, şi-a propus să ofere soluţii noi de îmbunătăţire a proprietăţilor endoprotezelor de şold, prin acoperirea capului femural cu straturi subţiri anorganice biocompatibile, rezistente la coroziune şi uzare, din nitruri ale unor metale de tranziţie, în structuri mono şi multistrat. În cazul monostraturilor, s-au avut în vedere compuşii de tip binar TiN şi ZrN, ternar TiAlN şi cuaternar TiAlZrN. În ceea ce priveşte multistraturile, s-au ales ca structuri reprezentative cele de tip TiN/ZrN, TiN/TiAlN şi TiN/TiAlZrN, având un număr de straturi individuale cuprins într-un domeniu larg (12 – 1600). Depunerile s-au realizat prin metoda arcului catodic, caracterizarea straturilor constând în determinarea celor mai importante caracteristici microchimice, microstructurale, morfologice, mecanice, tribologice, anticorozive, biologice şi funcţionale. Rezultatelor experimentale au arătat că straturile investigate sunt nanostructurate (dimensiuni ale cristalitelor < 10 nm), având caracteristici superioare celor ale oțelului 316L, din care este realizat capul femural. Dintre monostraturi, cele de tip TiZrAlN au prezentat cele mai bune caracteristici (aderență bună la substrat Fc = 32 N, duritate H = 34 GPa, eficiență de protecție la atac coroziv Pe = 98%, coeficient de frecare μ = 0,14, rată de uzare K= 0,61 x10-6 mm3/Nm, viabilitate celulară de 83,7%). Sistemele multistrat s-au dovedit a avea proprietăti superioare monostraturilor. Cele mai dure (H = 46 GPa), mai rezistente la coroziune (Pe = 98%) și uzare (μ = 0,14, K=0,16 x10-6 mm3/Nm) și mai biocompatibile (viabilitate celulară de 98%) dintre multistraturi au fost cele de tip TiN/TiAlZrN, cu 720 de straturi individuale. S-a demonstrat astfel că structurile propuse reprezintă o soluţie bună pentru acoperirea capului femural realizat din oţel 316L, asigurând creşterea timpului de viaţă în exploatare a acestuia. Materials Science and Engineering Faculty Title: Synthesis of the nanostructured biocompatible thin films deposited by the cathodic arc method Author: eng.Alina Vladescu Advisor: Prof.Dr.Eng. Simona Zamfir The main goal of the present thesis, „Synthesis of the nanostructured biocompatible thin films deposited by the cathodic arc method”, was to give innovative solutions for improvement of hip prosthesis properties by coating the femoral head with inorganic, biocompatible, corrosion and wear resistant thin films consisting of transition metals nitrides, in mono and multilayers structures. In the present work, TiN, ZrN, TiAlN, TiAlZrN monolayeres and TiN/ZrN, TiN/TiAlN and TiN/TiAlZrN multilayers (with 12 – 1600 alternating layers) were selected. The coatings were prepared by cathodic arc method and were characterized in terms of microchemical, microstructural, morphological, mechanical, tribological, anticorrosive, biological and functional properties. The research carried out confirmed that the investigated coatings are nanostructured (grain size < 10 nm), with improved characteristics in comparison to those of 316L stainless steel, which is the femoral head material. Among the monolayers, the TiAlZrN coatings exhibited the best properties (good adhesion Fc = 32 N, high hardness H = 34 GPa, high protective efficiency Pe = 98%, low friction coefficient μ = 0.14, low wear rate K = 0.61 x10-6 mm3/Nm, high celular viability of 83.7%). As compared with monolayers, the multilayered structures have been shown to possess superior properties. The highest hardness (H = 46 GPa), the best corrosion and wear resistance (Pe = 98%, μ = 0.14, K=0.16 x10-6 mm3/Nm) and the high biocompatibility (celular viability of 98%) were found for the TiN/TiAlZrN coatings, with 720 individual layers. It has been demonstrated that the proposed structures could be a good solution to coat the femoral head made of 316L stainless steel, in order to increase its service-life.

Keyword(s): Fizica straturilor subţiri -- Teză de doctorat ; Producerea filmelor subţiri (pelicule) -- Teză de doctorat ; Acoperiri metalice -- Teză de doctorat ; Biocompatibilitate -- Teză de doctorat ; Proteze medicale -- Şold -- Teză de doctorat ; Nanostructură multistrat -- Teză de doctorat
OPAC: See record in BC-UPB Web OPAC
Full Text: see files

Similar records

 

People who viewed this page also viewed:

(257)  Optimizarea conceptuală şi operaţională a instalaţiilor chimice multiscop - Voinescu, Sorin - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2003-000000054 (243)  Managementul congestiilor în sistemele electroenergetice în prezenţa surselor regenerabile - Boambă, Claudia-Elena - ROMDOC-THESIS-2021-2325 (236)  Integrarea în reţelele de calculatoare a sistemelor medicale - Delistamatis, Andreas - ROMDOC-BC_UPB-THESIS-2006-000012101 (236)  Contribuţii teoretice şi experimentale privind obţinerea energiei din deşeuri în contextul dezvoltării durabile - Rusescu, Cătălina - ROMDOC-THESIS-2019-1875 (235)  Roboţi mobili - Grămescu, Bogdan - ROMDOC-BOOK-2018-004

 

Rate this document:

Be the first to review this document.

Discuss this document:

Start a discussion about any aspect of this document.