بررسی افزودن نانو صفحات گرافنی به بدنه زیرکونیایی جهت بهبود خواص زیستی و مکانیکی ایمپلنت های مفصل ران

زیرکونیای پایدار شده با ایتریا به دلیل چقرمگی شکست بالا ناشی از استحاله تتراگونال به مونوکلینیک و زیست سازگاری مناسب، سالها به عنوان جایگزین مفصل ران مورد استفاده قرار گرفته است. از مشکلات اصلی این بدنه، میتوان به ناپایداری فازی آن در محیط مرطوب بدن (پیرشدگی) اشاره کرد. یکی از راهکارهای موجود استفاده از افزودنی است که حین کنترل این استحاله با مکانیزمهای دیگری کاهش چقرمگی شکست را جبران کند. از آنجایی که در دهه اخیر، نانو صفحات گرافنی به عنوان تقویتکننده-های موثر در زمینه های سرامیکی به کار گرفته شدهاند، در این پژوهش بدنه های کامپوزیتی زیرکونیا و یک درصد وزنی نانو صفحات گرافنی مورد بررسی قرار گرفتند. این بدنه ها پس از مخلوطسازی اولیه، به روش SPS در دمای ۱۴۰۰oC زینتر شدند. خواص مکانیکی و زیستسازگاری بدنه ها مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی خواص مکانیکی بدنه های زینتر شده نشان داد که افزودن گرافن منجر به افزایش (۵/۸۱MPa.m۱/۲) چقرمگی شکست در مقایسه با بدنه زیرکونیایی (۴/۲۳MPa.m۱/۲) شد. آنالیز فازی سطوح شکست، کاهش استحاله چقرمهساز تتراگونال به مونوکلینیک را در بدنه های حاوی نانو صفحات گرافنی نشان داد. در حالی که تصاویر SEM از سطوح شکست، ثابت کرد که این کاهش چقرمگی شکست در بدنه کامپوزیت زیرکونیا/گرافن به دلیل فعال شدن مکانیزمهای چقرمهساز پلزنی و بیرون کشیده شدن گرافن جبران شده است. از آنجایی که بررسیهای سلولی، عدم سمیت و بهبود رشد و تکثیر سلولی را در بدنه کامپوزیت زیرکونیا/گرافن تائید کرد، در نتیجه به نظر میرسد که بدنه کامپوزیت زیرکونیا/گرافن میتواند جایگزینی مناسب برای ایمپلنتهای زیرکونیایی ناپایدار مفصل ران باشد.

کلیدواژه ها:

زیرکونیای پایدار شده با ایتریا ، نانو صفحات گرافنی ، زینتر پلاسمای جرقهای ، خواص مکانیکی و خواص زیستی.