Revestimento de zircônia sobre liga de titânio para aplicações biomédicas - Bonkevich, Alana Paula (My University, 2024)
The growing demand for safer and more effective biomaterials accompanies the advancement of medicine, and surface properties play a significant role in these applications. In this way, surface modifications enable the development of more advanced materials, and the deposition of thin films offers highly attractive benefits for biomedical applications. In this work, a yttria-stabilized zirconia film, with a thickness of 470 nm, was deposited on titanium discs, using the electron beam deposition technique. The microhardness and Young's modulus of both the substrate and the film were evaluated using the instrumented microhardness test, using a Berkovich tip, and the Vickers hardness was estimated using mathematical relationships. The microabrasive wear coefficient was determined through a rotating ball test, using Calotest equipment adapted with a load cell. The wettability of the film was evaluated using the contact angle test, in accordance with ASTM D7334-08. The results demonstrated an increase in the microhardness of the material in relation to the substrate, although, under high load (2,000 mN) small cracks were formed in the film. There was a 44% increase in resistance to microabrasive wear and the contact angle results suggest that the material has the potential to promote greater osteointegration, increasing its bioactivity at the interface with the natural tissue. Based on the improvements observed in the evaluated properties, it is concluded that the electron beam deposition technique is suitable for the application of yttria-stabilized zirconia thin films in biomaterials. [resumo fornecido pelo autor]
A crescente demanda por biomateriais mais seguros e eficazes acompanha o avanço da medicina, e as propriedades de superfície desempenham um papel significativo nestas aplicações. Dessa forma, as modificações de superfície possibilitam o desenvolvimento de materiais mais avançados, e a deposição de filmes finos oferece benefícios altamente atrativos para aplicações biomédicas. Neste trabalho, filme de zircônia estabilizada com ítria, com espessura de 470 nm, foi depositado sobre discos de uma liga titânio, utilizando a técnica de deposição por feixe de elétrons. A microdureza e o módulo de Young, tanto do substrato quanto do filme, foram avaliados por meio do ensaio de microdureza instrumentada, utilizando uma ponteira Berkovich, e a dureza Vickers foi estimada por relações matemáticas. O coeficiente de desgaste microabrasivo foi determinado através ensaio de esfera rotativa, utilizando um equipamento Calotest adaptado com célula de carga. A molhabilidade do filme foi avaliada pelo ensaio de ângulo de contato, conforme a norma ASTM D7334-08. Os resultados demonstraram um incremento na microdureza do material em relação ao substrato, embora, sob carga elevada (2.000 mN) pequenas fissuras tenham se formado no filme. Houve um aumento de 44 % na resistência ao desgaste microabrasivo e os resultados do ângulo de contato sugerem que o material tem potencial para promover maior osteointegração, aumentando sua bioatividade na interface com o tecido natural. Com base nas melhorias observadas nas propriedades avaliadas, conclui-se que a técnica de deposição por feixe de elétrons é adequada para a aplicação de filmes finos de zircônia estabilizada com ítria em biomateriais. [resumo fornecido pelo autor]
Keywords: Engenharia química; Filmes finos; Óxido de zircônio; Materiais biomédicos; Materiais - Testes