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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
Ciência e Engenharia dos Materiais (21001014024P6)
DESENVOLVIMENTO DE FILME FINO DE ALUMINA EM ATOMIC LAYER DEPOSITION REVESTIDO DE HIDROXIAPATITA APLICADOS NA LIGA BIOMÉDICA Ti-13Nb-13Zr NANOESTRUTURADA
JOSE DEUZIMAR UCHOA
TESE
31/07/2023

Neste projeto de pesquisa objetivamos em modificar a superfície da liga ternária TNZ de grãos em escala nanométrica de modo a promover uma osseointegração precoce e lhe conferir ação bioativa melhorada. Para tanto, superfícies do substrato nanoestruturado Ti-13Nb-13Zr foram submetidadas a revestimento por filme fino em alumina (Al2O3) no processo Atomic Layer Deposition (ALD) a relativa baixa temperatura, de forma a depositar uma camada protetiva longe do padrão de janela de temperatura para caracterizar sobre as ranhuras superficiais da liga TNZ uma topografia ideal para ancoragem de material proteico em análises biológicas. Os corpos de prova consistiram de substrato (TNZ), Substrato com deposição de hidroxiapatita (HA) por eletrodeposição (TNZ/HA), subatrato em alumina (TNZ/Al) e substrato em duplo revestimento (TNZ/Al/HA. Essas amostras foram caracterizadas por AFM, Rama MEV, EDS e DRX. Estas superfícies exibiram atividade de boa biocompatibilidade em testes de viabilidade celular, mineralização de matriz extracelular e adesão e proliferação celular. As várias superfícies produzidas neste trabalho são promissoras para a utilização como implantes, podendo ser úteis principalmente depois de testes in vivo visando uma melhor conclusão sobre o estímulo para a osteogênese. O objetivo desta tese foi investigar o comportamento do nanorevestimento de alumina em ALD a partir da sua forma mais utilizada comercialmente, com precursor TMA (trimetilamina) e a purga em meio aquoso. A combinação de dupla camada de revestimento protetivo de liga de titânio TNZ para implantes envolvendo filme fino de alumina ALD e hidroxiapatita por eletrodeposição foi conduzido para fabricar uma topografia superficial ideal para o desenvolvimento e ancoragem de camadas dos revestimentos bioativos. A topografia no substrato e a ativação heterogênea dos sítios reativos parecem contribuir com a complexidade de deposição de alumina a baixa temperatura na formação das camadas homogêneas e densas de HA. Filmes finos de Al2O3 com espessura entre e 100 nm foram sintetizados a 150°C por deposição de camadas atômicas sobre substratos da liga TNZ. A evolução da camada de interface e das propriedades do material com o tratamento térmico foram estudadas. As análises EDS comprovaram propriedades protetivas em dupla camada TNZ/AL/HA contra contaminantes e íons do substrato (Ti, Nb, Zr). Os espécimes de bicamadas proposto para mostrar a influência da estrutura de alumina a baixa temperatura em ALD na formação de HA são viáveis para futuros estudos de bioatividades em implantes de ligas TNZ. A liga TNZ quase beta tem boas qualidades biocompatível, por apresentar estabilidade química e propriedades mecânicas melhoradas pelo processo SPD(severa deformação plástica) aplicando a forma variante HPT( alta pressão e torção). A nanoestruturação do material melhorou as propriedades de resistência à corrosão tornando o material pesquisado como ideal para fabricação de implantes. A nanoestrutura reduz os defeitos existentes no substrato, melhora suas propriedades mecânicas e torna a superfície quimicamente mais ativa em relação aos revestimentos depositados, interagindo de forma diferente diante de um modelo Ti13Nb13Zr microestruturada. Esta pesquisa demonstrou ser viável fabricar sistemas bioativos envolvendo revestimentos à base de alumina em ALD pelo método em menor custo sobre liga titânio próximo a beta, de baixo módulo de Young em decorrência da nova sinergia amplificada no processo de nanoestruturação do material em HPT.

liga Ti13Nb13Zr;Deposição da Camada Atômica;Hidroxiapatita;citotoxicidade.
In this research project we aimed to modify the surface of the TNZ ternary alloy of grains on a nanometer scale in order to promote an early osseointegration and give it an improved bioactive action. For this purpose, surfaces of the Ti-13Nb 13Zr nanostructured substrate were coated with a thin film in alumina (Al2O3) in the Atomic Layer Deposition (ALD) process at a relatively low temperature, in order to deposit a long-lasting protection layer of the glass window pattern. temperature to characterize an ideal topography for anchoring proteinaceous material in biological analyses, based on the TNZ alloy guidelines. The specimens consisted of substrates (TNZ), substrate with hydroxyapatite (HA) deposition by electrodeposition (TNZ/HA), substrate in alumina (TNZ/Al) and substrates in double coating (TNZ/Al/HA. These samples were characteristics by AFM, Rama SEM, EDS and XRD. useful mainly after in-vivo tests seeking a better conclusion about the stimulus for osteogenesis. The combination of double layer protective coating of TNZ motivation alloy for implants involving thin film of alumina ALD and hydroxyapatite electrodeposition was controlled to fabricate an ideal surface topography for the development and anchoring of bioactive coatings layers. competitive and dense layers of HA Thin films of Al2O3 with a thickness between and 100 nm were synthesized at 150°C by deposition of atomic layers on TNZ alloy substrates. The evolution of the interface layer and material properties with heat treatment were studied. EDS analyzes verified protective properties of the TNZ/AL/HA bilayer against contaminants and substrate ions (Ti, Nb, Zr). Standard bilayer species to show the influence of low temperature alumina structure in ALD on HA formation are feasible for future studies of bioactivities in TNZ alloy implants. The almost beta TNZ alloy has good biocompatible qualities, as it has chemical stability and mechanical properties improved by the SPD process (severe plastic deformation) applying the HPT variant form (high pressure and torsion). The nanostructuring of the material improved the corrosion resistance properties, making the material researched as ideal for the manufacture of implants. The nanostructure reduces existing defects in the substrates, improves their mechanical properties and makes the surface chemically more active in relation to the deposited coatings, interacting differently with a Ti13Nb13Zr microstructured model. This research proved to be feasible to manufacture bioactive systems involving coatings based on alumina in ALD by the method at lower cost on motor binding close to beta, with low Young's modulus due to the new amplified synergy in the nanostructuring process of the material in HPT.
Ti13Nb13Zr alloy;Atomic Layer Deposition;Hydroxyapatite;cytotoxicity.
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO PIAUÍ
O trabalho possui divulgação autorizada
Tese Versao Final - José Deuzimar uchoa.pdf

Contexto

MATERIAIS CONJUGADOS E POLIMÉRICOS
POLIMEROS E BIOMATERIAIS
ELETROFIAÇÃO COAXIAL E BIOIMPRESSÃO DE BIOMATERIAIS MULTIFUNCIONAIS PARA ENGENHARIA TECIDUAL

Banca Examinadora

ANDERSON DE OLIVEIRA LOBO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
RAMON RAUDEL PENA GARCIA Docente - PERMANENTE
ROMULO RIBEIRO MAGALHAES DE SOUSA Docente - PERMANENTE
ANDERSON DE OLIVEIRA LOBO Docente - PERMANENTE
LUANA MAROTTA REIS DE VASCONCELLOS Participante Externo
GILVAN MOREIRA DA PAZ Participante Externo

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
CONS NAC DE DESENVOLVIMENTO CIENTIFICO E TECNOLOGICO - Chamada MCTIC/CNPq Nº 28/2018 - Universal/Faixa C - De R$ 0,00 a R$ 120.000,00 36

Vínculo

Servidor Público
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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Capes UFRN RNP
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