تولید و مشخصه یابی پوشش کامپوزیتی نانوساختار هیدروکسی آپاتیت- سیلیکا با روش سل – ژل بر روی فولاد زنگ نزن 316 ال

به تازگی تمایل زیادی به توسعه بیومواد کامپوزیتی نانوساختار جهت دستیابی به موادی با خواص متفاوت و یا کاربردهای چند منظوره ازجمله ترمیم، درمان و بازسازی بافت استخوان ایجاد شده است. حضور سیلیکا در بسیاری از مواد زیست فعال و زیست سازگار ، بهبود زیست فعالی را نشان داده است. از این رو در پژوهش حاضر ، پودر کامپوزیتی نانوساختار هیدروکسی آپاتییت – سیلیکا در دمای c°600 و پوشش کامپوزیتی مذکور بر روی فولاد زنگ نزن 316ال در دمای c°550، به روش سل – ژل تهیه و ارزیابی شد. تکنیک پراش پرتو ایکس (xrd) جهت تایید فازهای مطلوب در ترکیب پودر و پوشش مورد استفاده قرار گرفت. در ادامه تاثیر میزان سیلیکا بر اندازه دانه و میزان بلورینگی پودرهای کامپوزیتی ارزیابی شد. طیف سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (ftir) جهت آنالیز بنیان های موجود در پودر و پوشش های کامپوزیتی استفاده شد. ارزیابی شکل و اندازه ذرات پودرهای کامپوزیتی نانو ساختار با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem) انجام شد. از میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) جهت ارزیابی مورفولوژی پودر، مورفولوژی و کیفیت سطحی پوشش ونیز تعیین ضخامت پوشش استفاده شد. از آنالیز تفکیک انرژی پرتو ایکس (edx) جهت تعیین عناصر تشکیل دهنده پودر و نیز توزیع عناصر موجود در پوشش های کامپوزیتی استفاده شد. ارزیابی نرخ انحلال و زیست فعالی پودر و پوشش های کامپوزیتی در سرم فیزیولوژی و به ترتیب در مدت 21 روز در یک سیستم بسته ترمودینامیکی و 4 روز در یک سیستم باز ترمودینامیکی انجام شد. در ادامه، از تکنیک طیف سنجی جذب اتمی (aas) برای تعیین میزان رهایش یون کلسیم از پودر و پوشش های کامپوزیتی و از sem جهت بررسی تغییرات مورفولوژی استفاده شد. ارزیابی کیفی استحکام چسبندگی پوشش به زیر لایه بر اساس استاندارد astm c1624 انجام شد. در نهایت ارزیابی مقاومت به خوردگی نمونه های با پوشش با استفاده از آزمون الکتروشیمیایی پلاریزاسیون پتانسیودینامیک صورت گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که پودر کامپوزیتی نانوساختار تولید شده حاوی فاز کریستالی هیدروکسی آپاتیت و فاز آمورف سیلیکا است؛ به طوری که با افزایش میزان سیلیکا از میزان بلورینگی و اندازه کریستالیت های فاز هیدروکسی آپاتیت کاسته می شود. آزمون انحلال پودر ها در سیستم بسته ترمودینامیکی، مبین افزایش رهایش یون کلسیم از پودر های کامپوزیتی در مقایسه با پودر تک فاز هیدروکسی آپاتیت در مرحله انحلال و تسریع تشکیل آپاتیت در مرحله رسوب مجدد بود. ارزیابی پوشش های بهینه سازی شده تک فاز و کامپوزیتی با استفاده از2 درصد وزنی اسید اگزالیک، دستیابی به پوشش هایی با کیفیت سطحی بسیار خوب ، پیوستگی مناسب با زیر لایه و ضخامت کمتر ازmµ5/3 را نشان داد. ارزیابی کیفی استحکام چسبندگی پوشش ها حاکی از استحکام چسبندگی بهتر پوشش های کامپوزیتی در مقایسه با پوشش های تک فاز بود. آزمون انحلال پوشش های کامپوزیتی در سیستم باز ترمودینامیکی مبین کنترل نرخ رهایش یون کلسیم از پوشش های کامپوزیتی در اثر حضور سیلیکا بود. علاوه بر این، بررسی مورفولوژی پوشش ها پس از آزمون انحلال بیانگر تغییر مورفولوژی آپاتیت های رسوبی و در نتیجه افزایش زیست فعالی با افزایش سیلیکا در پوشش های کامپوزیتی بود. نتایج حاصل از آزمون الکتروشیمیایی پلاریزاسیون نشان داد که افزایش سیلیکا در پوشش های کامپوزیتی منجر به بهبود رفتار خوردگی زیر لایه فلزی و در نتیجه بهبود زیست سازگاری آن می شود.