محققان ایرانی دانشگاه تربیت مدرس با اعمال یک پوشش نانوکامپوزیتی بر روی قطعات تیتانیومی، کارایی این قطعات را در کاربردهای مهندسی پزشکی و ایمپلنت‌ها افزایش داده‌اند. ایجاد این پوشش در مقیاس آزمایشگاهی صورت گرفته است.
تولید ایمپلنت‌های تیتانیومی نانوساختار با خواص بهبودیافته
امروزه تیتانیوم و آلیاژهای آن به دلیل وزن کم، استحکام بالا، دمای ذوب بالا، مقاومت به خوردگی بالا و زیست سازگاری‌شان، کاربرد گسترده‌ای در صنایع هوافضا، پتروشیمی و زیست پزشکی یافته‌اند. بااین‌وجود روش‌هایی وجود دارد که به‌منظور بهبود خواص زیستی، مکانیکی و خوردگی این مواد بر روی آن‌ها اعمال می‌گردد. فرایند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی یکی از فرایندهای دوست دار محیط‌زیست و مورد توجه در این عرصه بوده است که می‌توان با استفاده از آن خواص مطلوب‌تری را برای تیتانیوم و آلیاژهایش ایجاد نمود.
دکتر محمود علی‌اف خضرایی ضمن بیان این مطلب ترکیب الکترولیت مورد استفاده در فرایند پلاسمای الکترولیتی نقش مهمی در خواص نهایی پوشش ایجاد شده ایفا می‌کند افزود: «هدف از انجام این طرح استفاده از فرایند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی و یک الکترولیت بهینه به‌منظور ایجاد یک پوشش نانوکامپوزیتی بر روی تیتانیوم خالص تجاری بوده است. در این طرح اثر مواد غیرسمی کتوکنازول بر روی میزان جذب نانوذرات آلومینا درون پوشش مورد بررسی قرار گرفته است.»
وی خاطرنشان کرد: «فرایند پوشش دهی مورد استفاده در این طرح یک فرایند دوست دار محیط‌زیست است به‌علاوه که در الکترولیت آن از مواد غیرسمی استفاده شده است. اعمال پوشش نانوکامپوزیتی بر روی قطعات تیتانیومی موجب بهبود عملکرد این قطعات در محیط بدن خواهد شد.»
در فرایند پلاسمای الکترولیتی سعی می‌شود لایه‌ی اکسیدی موجود بر روی قطعه‌ی تیتانیومی با اعمال یک جریان الکتریکی ضخیم شود. همچنین حضور افزودنی‌ها درون الکترولیت موجب می‌شود لایه‌ی اکسیدی به‌صورت لایه‌ی اکسیدی کامپوزیتی حاوی مواد افزودنی رشد کند. این موضوع موجب بهبود خواص خوردگی و مکانیکی قطعه‌ی نهایی می‌گردد.
محقق این طرح در رابطه با مراحل انجام این طرح توضیح داد: «در این تحقیق در تیتانیوم خالص تجاری به‌عنوان زیرلایه استفاده شده است. الکترولیت مورد استفاده جهت اعمال فرایند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی حاوی نانوپودر آلومینا و مقادیر مختلف افزودنی کتوکنازول بود. پس از اعمال فرایند اکسیداسیون پلاسمای الکترولیتی، اثر میزان کتوکنازول بر نحوه‌ی رشد پوشش، جذب نانوذرات آلومینا، مورفولوژی، ساختار شیمیایی و خواص مکانیکی مورد مطالعه قرار گرفته است.»
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده، حضور ماده‌ی کتوکونازول موجب افزایش جذب نانوذرات آلومینا درون پوشش شده و این موضوع کاهش تخلخل و افزایش فشردگی پوشش نهایی را به دنبال داشته است.
این تحقیقات حاصل تلاش‌های دکتر محمود علی‌اف خضرایی و علیرضا صبور روح اقدم- اعضای هیأت علمی دانشگاه تربیت مدرس، حسین شریفی تودشکی- دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد و قاسم براتی دربند- دانشجوی مقطع دکترای این دانشگاه است. نتایج این کار در مجله‌ی Tribology International (جلد ۱۰۲، سال ۲۰۱۶، صفحات ۴۶۳ تا ۴۷۱) به چاپ رسیده است.
