اصلاح سطح تيتانيم آندايز شده توسط افزودني هاي نقره و پوشش پكتين جهت ايجاد خواص آنتي باكتريال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مواد و متالورژي

كارشناسي ارشد

تيتانيوم و آلياژهاي آن به طور گسترده¬اي در كاشتني‌هاي بدن استفاده مي¬شوند. عفونت و عدم ‌پذيرش قطعات كاشت شده درون بدن، يكي از مهم‌ترين مشكلات ايجاد شده توسط كاشتني‌ها مي¬باشد. در اين پژوهش جهت مقابله با اين مشكل و ايجاد خواص ضد باكتري، سطح Ti6Al4V آندايز و با استفاده از روش هاي مختلفي اصلاح شد. ابتدا نمونه¬هاي ديسكي شكل آلياژ Ti6Al4V با قطر 14¬¬ميلي¬متر جهت تشكيل تخلخل و حفره¬هاي سطحي آندايز شدند. براي انجام آندايزينگ و تشكيل لايه اكسيدي از مقادير 5/10، 15، 5/17، 20 و 25 ميلي‌ليتر اسيد سولفوريك در 70 ميلي‌ليتر محلول آب مقطر ديونيزه تحت عنوان الكتروليت در مدت ‌زمان 6 دقيقه با ولتاژ 70 ولت استفاده شد. در اين راستا در يكي از حالت ها از نانوذرات نقره با مقادير 64/0، 96/0 و 28/1 گرم در 60 ميلي¬ليتر آب ديونيزه اعمال شده به روش تبادل يوني استفاده شد. همچنين در حالت ديگر از پوشش پكتين اعمال شده به روش غوطه وري جهت اصلاح سطح Ti6Al4V آندايز شده استفاده شد و در نهايت پوشش پكتين به همراه نقره (در مقادير ذكر شده) وارد شده بر سطح Ti6Al4V آندايز شده به روش غوطه وري مورد ارزيابي قرار گرفت. با استفاده از تصاوير ميكروسكوپ الكتروني روبشي(SEM)، طيف‌سنجي تفكيك انرژي(EDS) و تفرق اشعه ايكس(XRD)‌، جهت بررسي تشكيل لايه اكسيدي و حفرات ناشي از فرايند آندايزينگ، قرارگرفتن نانوذرات نقره روي سطح و درون تخلخل¬ها، تشكيل پوشش پكتين و پكتين به¬همراه نقره روي سطح نمونه¬هاي آندايز شده، تشكيل هيدروكسي آپاتيت روي سطح نمونه¬ها جهت بررسي خاصيت زيست فعالي صحت سنجي شد. جهت اطمينان از تشكيل پوشش پليمري پكتين روي نمونه¬هاي آندايزينگ از طيف‌سنجي مادون‌قرمز با تبديل فوريه ATR)) استفاده شد و تأثير پيوند پكتين با نانوذرات نقره با مقادير 64/0، 96/0 و 28/1 گرم در محلول 20 ميلي¬ليتر آب مورد بررسي قرار گرفت. همچنين استحكام چسبندگي پوشش آندايزينگ مورد ارزيابي قرار گرفت و مشخص شد كه با افزايش ميزان اسيد سولفوريك بيشتر از 5/17 ميلي¬ليتر، استحكام چسبندگي پوشش كاهش پيدا كرده است. مقاومت به خوردگي Ti6Al4V و سطوح اصلاح شده با استفاده از آزمون طيف‌سنجي امپدانس الكتروشيميايي (EIS) مورد بررسي قرار گرفت و مشخص شد نقره وارد شده به سطح نمونه آندايزينگ با مقدار 28/1 گرم بيشترين ميزان مقاومت به خوردگي را نسبت به نمونه‌هاي Ti6Al4V، آندايزينگ، نقره افزوده شده با مقادير 64/0، 96/0 و 28/1 گرم، پوشش پكتين و پكتين به همراه نقره (در مقادير ذكر شده) دارد. براي بررسي ميزان آبدوست بودن نمونه¬هاي حاوي پكتين از آزمون ترشوندگي استفاده شد و مشخص شد نمونه با مقدار 1/2 گرم پكتين در محلول 20 ميلي¬ليتر آب بيشترين ميزان ترشوندگي را دارد. جهت ارزيابي رفتار زيست فعالي ، تشكيل هيدروكسي آپاتيت روي سطح نمونه¬هاي فوق ارزيابي شد و مشاهده شد بيشترين ميزان هيدروكسي آپاتيت روي نمونه آندايزنگ با پوشش پكتين به همراه 28/1 گرم نقره تشكيل شده است. جهت ارزيابي اثر ضد باكتريايي سطوح اصلاح شده از آزمون هاله و دو نوع باكتري گرم مثبت و گرم منفي استفاده شد. نتايج نشان داد كه با توجه به نتايج حاصل از درصد تخلخل و چسبندگي در مقدار 5/17 ميلي¬ليتر، از اين مقدار به عنوان مقدار بهينه جهت آندايزينگ و اصلاح سطح در ادامه تحقيق استفاده شده است. نتايج آزمون امپدانس الكتروشيميايي به ‌صورت نمودار¬هاي نايكوئيست و باد-فاز نشان داده شد كه نمونه 28/1 گرم نقره داراي بيشترين مقاومت به خوردگي در مقايسه با ساير نمونه‌ها مي¬باشد. از ميان سه روش اعمال شده، علي رغم خواص ضد باكتري پوشش پكتين، اين پوشش سبب كاهش سطح تماس نقره و كندي رهايش يون هاي نقره گرديده به نحوي كه اين پوشش عملكرد ضعيف تري نسبت به سطح Ti6Al4V آندايز شده اصلاح شده با نانوذرات نقره از خود نشان داد. بهترين عملكرد اصلاح سطح در مقابله با باكتري¬ها مربوط به Ti6Al4V آندايز شده افزوده شده با 28/1 گرم نقره مي¬باشد.

222476

شناسايي و انتخاب مواد

مهندسي مواد

دانشگاه صنعتي اصفهان