Покритие от титан и тантал увеличава устойчивостта на зъбните и ортопедични импланти

Учени от Саратовския държавен технически университет „Юрий Гагарин“ разработват свръхздраво покритие, което ще се използва за защита повърхността на ортопедични и зъбни импланти.

>>> Иновативен метод предупреждава за висок риск от загуба на зъби

Нанокомпозитното покритие

Изключително здравото покритие е комбинация от титаниева основа и свръхтвърд тантал, който съдържа нанокомпозит. Покритието може да бъде използвано за производството на различни видове медицински изделия.

Изобретението става факт благодарение на един от най-добрите подходи – индукционно-термично вакуумно разпрашаване. Той позволява на екипа да постави метално парче във вакуумна камера, след което го свързва с електроди и прекарва високочестотен ток. Силната топлина прави възможно тънки слоеве от втория метал да се отлагат върху малки титаниеви структури. Обработването на детайлите продължава дълго, а това от своя страна провокира останалия във вакуумната камера кислород да действа върху покритието. Така се образуват наночастици с висока устойчивост на натоварването.

Режимът на високотемпературна обработка играе съществена роля за формирането на структурата. По тази причина учените изследват системата „индуктор (токът, който протича в него, създава електромагнитно излъчване, което нагрява обекта) – танталова мишена – титанов продукт“. Определят числово температурните й полета в зависимост от тока на индуктора и времето и така избират оптималния режим, който е при ток от 6500 А и експозиция от най-малко 300 секунди. Танталовият лист преминава от твърдо в газообразно състояния, а остатъчният кислород и азот взаимодействат с отложения филм върху титаниевата основа.

Предимствата на нанокомпозитното покритие

Танталовите наночастици могат да бъдат поставяни върху зъбни и ортопедични титанови импланти. Композитното покритие е устойчиво на корозия от една страна, а от друга не дразни човешките тъкани. Екипът проверява издръжливостта като упражнява натиск и драска повърхността с диамантени накрайници. Тестовете показват, че покритието подобрява устойчивостта на износване на титатановите продукти между 40% и 60%.

Ръководителят на проекта проф. Александър Фомин, който е доктор на техническите науки и оглавява катедрата „Материалознание и биомедицинско инженерство“ в Саратовския технически университет, казва, че създаването на покрития, които са свръхтвърди и съдържат тантал върху титаниеви структури, ще подобри значително качеството на медицинските продукти.

„В близко бъдеще планираме да разширим експерименталните си изследвания като се насочим към разпръскването на огнеупорни материали и по-специално към цирконий, молибден и въглерод. Едновременно с това екипът ни от млади учени сътрудничи активно с руските производители на титанови медицински продукти. Сътрудничим си и работим заедно за въвеждането на нови решения в производствения процес на високотехнологични импланти“, разказва ученият.

Резултатите от изследването са публикувани в Ceramics International.

За проф. Александър Фомин

Множество и разнообразни са научните теми, по които работи проф. Александър Фомин.

Дисертацията, която защитава, за да получи научната степен „Кандидат на техническите науки“ е на тема „Плазмено-индукционно покритие с подобрени параметри на биосъвместичост при производството на дентални импланти“, а дисертацията, с която получава научната степен „Доктор на техническите науки“ е „Научни основи на термичните процеси за получаване на оксидни покрития върху титанови медицински изделия с помощта на високочестотни токове“.

Проф. Фомин е автор на над 300 научни публикации и няколко монографии.