hrvatski

Karakterizacija površinskih filmova titanijevih biokompatibilnih materijala u fiziološkoj otopini

Svojstva oksidnog filma, spontano nastalog na površini kovinskih ortopedskih implantata glavni su čimbenici biokompatibilnosti tih materijala. U radu su karakterizirani anodno nastali oksidni filmovi i spontano nastali oksidni filmovi u fiziološkoj otopini odnosno na zraku. Ispitivanja su provedena na titanijevim slitinama Ti6Al4V i Ti6Al6Nb (masenog udjela 90%Ti 6%Al 4%V i 90%Ti 6%Al 6%Nb) i njihovim komponentama u fiziološkoj otopini na temperaturi od 37 o C metodom impedancijske spektroskopije i cikličke voltametrije. Tijekom rasta filma, pod anodnom polarizacijom, javlja se električno polje visoke jakosti (107 V cm-1) koje uzrokuje tlačna naprezanja oksidnog filma (109 Pa), pa na potencijalu od 2 V vs ZKE započinje kristalizacija amorfnog oksida uz istovremeno izlučivanje kisika. Daljnjom polarizacijom oksidni se film na titaniju, niobiju i Ti6Al6Nb podebljava, dok oksidni film na Ti6Al4V podliježe lokalnom proboju na E = 4V vs ZKE i koroziji. Otapanje vanadija preko vanadijeva oksida i jamičasta korozija aluminija započinju na niskim anodnim prenaponima. Oksidni filmovi spontano ili anodno nastali na slitini Ti6Al4V pokazuju ionsku vodljivost. Zbog otapanja vanadijevih iona na granici faze oksid-otopina javlja se koncentracijski gradijent kationskih vakancija u oksidu. Stoga dolazi do difuzije vanadijevih iona i kationskih vakancija koji povećavaju nehomogenost oksida, a s tim i sklonost slitine prema koroziji. Izuzetnu korozijsku otpornost pokazala je slitina Ti6Al6Nb. Oksidni filmovi bilo spontano nastali na zraku i u fiziološkoj otopini ili anodno nastali, pokazuju veći stupanj strukturne homogenosti u usporedbi s titanijem. Niobij ulazi u sastav oksida iznad b - faze slitine i smanjuje koncentraciju kisikovih vakancija titanija te ga na taj način čini strukturno homogenijim i korozijski stabilnijim od samog titanijeva oksida. Korozijska otpornost ispitivanih materijala opada u nizu: Ti6Al6Nb >Ti > Nb > Ti6Al4V > V > Al. U radu su također ispitana električna, dielektrična i strukturna svojstva filmova kalcijeva fosfata koji su dobiveni postupkom sol-gel na supstratima od titanijevih slitina (Ti6Al4V i Ti6Al6Nb) i svih njihovih komponenti. Pokazane su mogućnosti impedancijske spektroskopije kao nedestruktivne metode za ispitivanje svojstava površinskog filma biokompatibilnih materijala i metode za otkrivanje mikro procesa na titanijevim slitinama u simuliranim uvjetima in vivo.

titanijeve slitine / oksidni filmovi / korozija / fiziološka otopina / prevlaka kalcijeva fosfata / impedancijska spektroskopija.

nije evidentirano