22:01 15 Gennaio 2021
Scienza e tech
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La nanomodificazione delle superfici dei materiali consente di ottenere nuove proprietà funzionali che ne ampliano le possibilità di applicazione. Speciali rivestimenti anticorrosivi biocompatibili per il titanio possono aumentare notevolmente l'affidabilità degli impianti medici, la loro efficacia e la durata del loro lavoro nel corpo.

Scienziati delle principali università russe hanno parlato dei risultati e dell'importanza della ricerca in questo settore.

Gli scienziati dell’Università Statale di Tomsk (TSU) hanno sviluppato un esclusivo rivestimento a due strati resistente alla corrosione a base di ossicarbonitruri intermetallici (Ti4Ni2(O,N,C)) per impianti in nitinol (lega di nichel e titanio). Secondo gli autori del lavoro, la differenza fondamentale rispetto agli analoghi è che la nanostruttura del nuovo rivestimento ne evita la rottura e il distacco durante la deformazione della base.

"Lo schema di deposizione e ricottura del rivestimento Ti-Ni-Ti da noi sviluppato ha permesso di creare uno strato cristallino denso e sottile della fase Ti4Ni2 (O, N, C), la cui resistenza alla corrosione dello strato non è inferiore a quella dei nitruri di titanio, che sono oggi più ampiamente utilizzati, ma allo stesso tempo li supera per quanto riguarda le proprietà meccaniche", - ha affermato la responsabile del progetto, Ekaterina Marchenko, capo del laboratorio di leghe mediche e impianti con memoria di forma presso la TSU.

Il metodo proposto dagli scienziati della TSU include una deposizione sequenziale tramite magnetron (speciale apparato termoionico capace di depositare film sottili per spruzzamento catodico) in atmosfera di argon, di tre strati alternati di nanofilm secondo lo schema Ti-Ni-Ti, e un successivo riscaldamento del prodotto a temperature alle quali inizia la reazione di sintesi ad alta temperatura auto-propagante.

Gli Strati di laminato Ti-Ni-Ti amorfo spruzzato con uno spessore di 40-60 nm (1 nanometro = 0,001 micrometri) nel processo di sintesi, interagiscono con il mezzo gassoso e si trasformano in un rivestimento intermetallico a due strati con uno spessore di 1 μm (1 micrometro = 0,001 millimetri). Come risultato della cattura di impurità dal mezzo gassoso, uno strato di ossicarbonitruri di titanio si forma sul suo lato esterno e uno strato denso resistente alla corrosione di ossicarbonitruri di titanio nichelato si forma sul lato interno.

Evgeny Levashov, capo del dipartimento di metallurgia delle polveri e rivestimenti funzionali presso il NUST MISiS, l’Università Nazionale delle Ricerche Tecnologiche MISiS, ha affermato che gli sviluppi nel campo dei rivestimenti biocompatibili per la nanomodificazione degli impianti si stanno rapidamente sviluppando in tutto il mondo.

"La sintesi auto-propagante ad alta temperatura in film sottili è una direzione che consente la sintesi diretta di rivestimenti funzionali e giunti permanenti in vari campi dell'industria. Lo sviluppo degli scienziati della TSU è innovativo e ha buone prospettive nell'implantologia", ha affermato Evgeny Levashov.

I risultati della ricerca sono pubblicati sulla rivista Vacuum. Il lavoro è stato svolto nell'ambito del progetto RSF n. 19-72-10105 2019-2022. La tecnologia ha ricevuto un brevetto, può essere utilizzata per creare impianti per chirurgia, cardiologia, traumatologia.

La TSU è la più antica università della Siberia. Unisce le tradizioni dell'educazione fondamentale con un'ampia pratica innovativa. TSU offre formazione multi-livello di specialisti con un piano di formazione individuale in più di 120 aree. Grazie all'avanzata base tecnologica dell'università, i giovani scienziati dell’Università vengono attivamente coinvolti nelle ricerche scientifiche avanzate.

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