Surface modification of zirconia to improve its performance as a bioceramic material
Visualitza/Obre
Surface modification of zirconia to improve its performance as a bioceramic material.pdf (4,939Mb) (Accés restringit)
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/341458
Tipus de documentProjecte Final de Màster Oficial
Data2020-10-22
Condicions d'accésAccés restringit per decisió de l'autor
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
La zircònia es un material ceràmic utilitzat en aplicacions dentals i ortopèdiques que ha estat
àmpliament estudiat durant les ultimes dècades. La literatura al respecte preveu un futur prometedor
per a aquests materials amb l’objectiu de millorar els seu comportament en el cos humà. Tot i així
encara existeixen alguns aspectes que requereixen un estudi en més profunditat com la millora de la
osseointegració.
El principal objectiu d’aquest projecte es la modificació superficial d’una mostra de zircònia mitjançant
l’ús de patrons làser per tal d’aconseguir la topografia desitjada que no comprometi les propietats
mecàniques ni la integritat del material, però que a la vegada millori la seva osseointegració i l’adhesió
cel·lular.
Seguint aquest objectiu, una mostra de zircònia modificada superficialment mitjançant l’ús del patró
làser s’ha caracteritzat micro-estructuralment utilitzant la tècnica de la tomografia per feix d’ ions
focalitzats(FIB), la qual permet caracteritzar petits volums en tres dimensions (3D). Els defectes interns
generats durant el premsat isostàtic en fred, així com els induïts durant el tractament superficial, han
estat reconstruïts en 3D utilitzant els software Avizo 2019.1. A partir d’aquesta reconstrucció s’ha
estudiat l’efecte de la modificació superficial aplicada a la mostra i el seu impacte a la microestructura
resultant. Finalment s’ha caracteritzat la forma i la geometria dels defectes de la mostra, tant pels
defectes preexistents com pels induïts pel làser.
Els resultats preliminars mostren que els defectes induïts degut a la aplicació del patró làser
representen un volum de 2.25% del total de la mostra. També es pot veure que els defectes mostren
una forma lenticular i que estan situats a la part més superficial de la mostra, orientats seguint la
direcció d’incidència del làser. La distribució de mesures es monomodal als eixos Y- i Z-. Mentre que al
eix X- la distribució de mesures dels defectes es bimodal. L’espessor de la zona afectada per la
modificació superficial no es constant degut als pics i valls que el làser genera a la superfície de la
mostra. La circona es un material cerámico cuyo uso para aplicaciones dentales y ortopédicas ha sido
ampliamente estudiado durante las últimas décadas. La literatura reporta un futuro prometedor para
estos materiales con el fin de mejorar su desempeño en el cuerpo humano. A pesar de ello todavía
existen algunos aspectos que requieren ser estudiados en más profundidad como la mejora de la
osteointegración.
El principal objetivo de este proyecto es modificar la superficie de una muestra de circona mediante el
uso de patrones laser con el fin de conseguir una topografía deseada que no comprometa las
propiedades mecánicas ni la integridad del material, pero a la vez mejore tanto la osteointegración
como la adhesión celular del mismo.
Para ello, una muestra de circona modificada superficialmente mediante el uso de patrón laser se ha
caracterizado microestructuralmente utilizando la técnica de tomografía de haz de iones focalizado
(FIB) la cual permite caracterizar pequeños volúmenes en tres dimensiones(3D). Los defectos internos
generados durante el prensado isostático en frío, así como también los inducidos durante el
tratamiento superficial, han sido reconstruidos en 3D utilizando el software Avizo 2019.1. A partir de
esta reconstrucción se estudia el efecto de la modificación superficial aplicada en la muestra y su
impacto en la microestructura resultante. Finalmente se ha caracterizado la forma y la geometría de
los defectos de la muestra, tanto para los defectos preexistentes como para los inducidos por el láser.
Los resultados preliminares muestran que los defectos inducidos debido a la aplicación del patrón laser
representan un volumen del 2.25% del total de la muestra. También podemos extraer que los defectos
muestran una forma lenticular y que están situados en la parte más superficial de la muestra,
orientados en la dirección de incidencia del láser. La distribución de tamaños de los defectos es
monomodal en los ejes Y- y Z-. Para el eje X- la distribución de tamaño de los defectos es bimodal. El
espesor de la zona afectada por la modificación superficial no es constante debido a los picos y valles
que el láser genera en la superficie de la muestra. It is well known that the use of Zirconia based ceramics in the dental and orthopaedic applications have
been widely studied over the last decades and literature reports a promising future for these materials
to enhance its performance in the human body. But still some issues as a better osseointegration of
the implant remain to be improved.
The main goal of behind this research is to modify the surface of zirconia by the laser patterning
technique in order to achieve a desired topography that does not compromise its mechanical integrity
but at the same time enhance both the osteointegration as well as the cell adhesion.
A Zirconia based ceramics specimen with a constant laser patterning already optimized has been
microstructurally characterized by the focused ion beam (FIB) which leads to characterize small
volumes in three-dimensions (3D). The internal defectology generated during the cold isostatic
pressing as well as the once induced during the surface modification have been reconstructed in 3D
with Avizo 2019.1 in order to understand the effect of the surface treatment applied on the
investigated specimen and its impact on the resulting microstructure and as a consequence in their
mechanical integrity. Finally, the shape as well as the geometry of the pre-existing and laser induced
defects have been characterized.
The preliminary data provides that the defects induced due to the laser patterning represent a total
volume of 2.25 % of the sample. They also present a lenticular shape and are located in the outer layer
of the sample following the laser direction. The size distribution of the defects shows a monomodal
distribution for Y- and Z- axis, and a bimodal distribution for X- axis. The thickness of the affected area
is not homogeneous along the sample due to the peaks and valleys that the laser generates.
MatèriesZirconium, Biomedical materials, Materials -- Mechanical properties, Zirconi, Materials biomèdics, Materials -- Propietats mecàniques
TitulacióMÀSTER UNIVERSITARI EN CIÈNCIA I ENGINYERIA DE MATERIALS (Pla 2014)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
Surface modific ... a bioceramic material.pdf | 4,939Mb | Accés restringit |