The object of research, development or design (in Russian) : Кальций-фосфатные покрытия с добавками наночастиц диоксида титана на подложке из титана

The object of research, development or design (in Kazakh) : Титан субстратындағы титан диоксиді нанобөлшектерінің қоспалары бар кальций фосфатты жабындар

Aim of work (in Russian) : Получение многофункциональных кальций-фосфатных ПЭО-покрытий с наночастицами TiO2, имеющие высокие коррозионные и трибологические характеристики и изучение особенности деградации их структуры и свойств при синергетическом воздействии износа и коррозии

Aim of work (in Kazakh) : Жоғары коррозиялық және трибологиялық сипаттамалары бар TiO2 нанобөлшектері бар көп функциялы кальций фосфатты ПЭТ-жабындарын алу және тозу мен коррозияның синергетикалық әсерлері кезінде олардың құрылымы мен қасиеттерінің деградациясын зерттеу

Методы исследования (на русском) : - Рентгеноструктурный анализ; - Металлографический анализ; - Измерение микротвердости в соответствии с ГОСТ-9450-76: измерение микротвердости по Виккерсу - Сканирующая электронная микроскопия; - Энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия JSM-6390LV («JEOL», Япония) с системой рентгеноспектрального микроанализа «INCA ENERGY 250» («OXFORD INSTRUMENTS», Великобритания). - Испытание образцов на коррозию электрохимическим методом; - Трибологические испытания на износостойкость образцов по схеме «шар-диск»; - Оценка токсичности ПЭО-покрытий; - Имитационные испытания трибокоррозионного поведения покрытий.

Методы исследования (на казахском) : - рентгендік құрылымдық талдау; - металлографиялық талдау; - ГОСТ-9450-76 бойынша микроқаттылықты өлшеу: Викерс бойынша микроқаттылықты өлшеу - сканерлеуші ​​электронды микроскопия; - INCA ENERGY 250 (OXFORD INSTRUMENTS, Ұлыбритания) рентгендік спектрлік микроталдау жүйесі бар энергетикалық дисперсиялық рентгендік спектроскопия JSM-6390LV (JEOL, Жапония). - электрохимиялық әдіспен үлгілерді коррозияға сынау; - «шар-диск» схемасы бойынша үлгілердің тозуға төзімділігіне трибологиялық сынақтар; - ПЭО жабындарының уыттылығын бағалау; - жабындардың трибокоррозиялық әрекетін модельдеу сынақтары.

Obtained results and novelty (in Russian) : В настоящем исследовании впервые была разработана методика получения многофункциональных кальций-фосфатных покрытий с наночастицами диоксида титана (TiO₂) методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО), обеспечивающая повышение механических и биологически совместимых характеристик покрытий. В рамках работы выявлено, что введение наночастиц TiO₂ способствует формированию покрытий с улучшенными коррозионной стойкостью, твердостью, износостойкостью и биотрибокоррозионными свойствами, что расширяет их применение в биомедицинских устройствах и имплантатах. Также впервые определены оптимальные концентрации наночастиц TiO₂, обеспечивающие биосовместимость покрытия, что позволяет использовать его для длительного взаимодействия с биологическими средами без токсических эффектов. Полученные результаты открывают возможности для создания нового класса покрытий с комплексом защитных, механических и биологических свойств, значительно превосходящих традиционные покрытия на основе кальций-фосфатов.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Бұл зерттеуде жабындардың механикалық және биологиялық үйлесімді сипаттамаларын арттыруды қамтамасыз ететін плазмалық электролиттік тотығу (ПЭО) арқылы титан диоксиді (TiO₂) нанобөлшектері бар көп функциялы кальций фосфатты жабындарын алу әдісі алғаш рет әзірленді. Жұмыс барысында TiO₂ нанобөлшектерін енгізу коррозияға төзімділігі, қаттылығы, тозуға төзімділігі және биотрибокоррозияға қарсы қасиеттері бар жабындардың түзілуіне ықпал ететіні анықталды, бұл олардың биомедициналық құрылғылар мен импланттарда қолданылуын кеңейтеді. Сондай-ақ, алғаш рет жабынның биоүйлесімділігін қамтамасыз ету үшін TiO₂ нанобөлшектерінің оңтайлы концентрациясы анықталды, бұл оны улы әсерсіз биологиялық ортамен ұзақ уақыт әрекеттесу үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Алынған нәтижелер кальций фосфаттары негізіндегі дәстүрлі жабындардан айтарлықтай жоғары қорғаныс, механикалық және биологиялық қасиеттер кешені бар жабындардың жаңа класын құру мүмкіндігін ашады.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Конструктивные показатели: Материалы покрытия: базовые кальций-фосфатные соединения (гидроксиапатит, трикальцийфосфат) с добавлением наночастиц TiO₂. Параметры ПЭО процесса: напряжение 300В, сила тока 1,5-3А, частота 200Гц, время обработки 600 секунд, а также параметры импульсного источника питания. Методы контроля параметров покрытия: анализ микроструктуры, фазового состава, адгезии, пористости и толщины покрытия. Технико-экономические показатели: Производительность: в зависимости от объема обрабатываемых деталей и параметров ПЭО процесса. Экономичность процесса: ПЭО требует относительно низких затрат на энергию при достижении качественных свойств покрытия, таких как коррозионная стойкость и биосовместимость. Биосовместимость и безопасность: средняя концентрация TiO₂ (0,1-0,5%) показала биосовместимость, что делает покрытие безопасным для применения в биомедицинских изделиях. Высокие концентрации TiO₂ могут вызвать токсичность, что требует тщательного выбора оптимальной концентрации. Стоимость и доступность материалов: компоненты для электролита, такие как фосфорсодержащие соединения и TiO₂, являются доступными и относительно недорогими, что положительно влияет на общую стоимость процесса.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Конструктивтік көрсеткіштер: Қаптау материалдары: TiO₂ нанобөлшектері қосылған негізгі кальций фосфатты қосылыстары (гидроксиапатит, үшкальций фосфаты). PEO процесінің параметрлері: кернеу 300В, ток 1,5-3А, жиілік 200Гц, өңдеу уақыты 600 секунд, сонымен қатар коммутациялық қуат көзінің параметрлері. Қаптау параметрлерін бақылау әдістері: микроқұрылымды, фазалық құрамды, адгезияны, кеуектілікті және жабын қалыңдығын талдау. Техникалық-экономикалық көрсеткіштер: Өнімділік: өңделетін бөлшектердің көлеміне және ПЭО процесінің параметрлеріне байланысты. Экономикалық процесс: PEO коррозияға төзімділік және биоүйлесімділік сияқты сапалы жабын қасиеттеріне қол жеткізу кезінде салыстырмалы түрде төмен энергия шығындарын талап етеді. Биологиялық үйлесімділік және қауіпсіздік: TiO₂ орташа концентрациясы (0,1-0,5%) биоүйлесімділікті көрсетті, бұл жабынды биомедициналық құрылғыларда пайдалану үшін қауіпсіз етеді. TiO₂ жоғары концентрациясы оңтайлы концентрацияны мұқият таңдауды қажет ететін уыттылықты тудыруы мүмкін. Материалдардың құны және қолжетімділігі: құрамында фосфор бар қосылыстар және TiO₂ сияқты электролит компоненттері қолжетімді және салыстырмалы түрде арзан, бұл процестің жалпы құнына оң әсер етеді.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілген жоқ

Efficiency (in Russian) : Кальций-фосфатные покрытия с наночастицами TiO₂, полученные методом ПЭО, обладают высокой биосовместимостью, что делает их безопасными для медицинских имплантатов. Наночастицы TiO₂ повышают твердость, износостойкость и долговечность покрытия, продлевая срок службы изделий. Эти покрытия также демонстрируют отличную коррозионную стойкость, защищая основной материал от агрессивных сред. Защита от биотрибоокоррозии позволяет использовать покрытия в условиях сильного износа и воздействия физиологических жидкостей. Благодаря доступным материалам и экономичному процессу, технология ПЭО является рентабельной и перспективной для различных отраслей.

Efficiency (in Kazakh) : Кальций-фосфатные покрытия с наночастицами TiO₂, полученные методом ПЭТ, обладают высокой биосовместимостью, что делает их безопасными для медицинских имплантатов. Наночастицы TiO₂ повышают твердость, износостойкость и долговечность покрытия, продлевая срок службы изделий. Эти покрытия также демонстрируют отличную коррозионную стойкость, защищая основной материал от агрессивных сред. Защита от биотрибоокоррозии позволяет использовать покрытия в условиях сильного износа и воздействия физиологических жидкостей. Благодаря доступным материалам и экономичному процессу, технология ПЭТ является рентабельной и перспективной для различных отраслей.

Field of application (in Russian) : Медицина и биомедицина: Имплантаты и протезы: Кальций-фосфатные покрытия с TiO₂ наночастицами улучшают биосовместимость, износостойкость и коррозионную стойкость, что важно для имплантатов (например, зубных и ортопедических), контактирующих с биологической средой. Остеоинтеграция: Повышение шероховатости и биосовместимости способствует лучшему сцеплению покрытия с костной тканью, что ускоряет процесс остеоинтеграции и стабилизации имплантатов. Стоматология: Дентальные имплантаты: ПЭО-покрытия, обогащенные кальцием и фосфором, способствуют прочному и долговечному соединению с костной тканью, снижая риск воспалений и повышая долговечность имплантатов.

Field of application (in Kazakh) : Медицина және биомедицина: Имплантаттар және протездеу: TiO₂ нанобөлшектері бар кальций фосфатты жабындары биоүйлесімділікті, тозуға төзімділікті және коррозияға төзімділікті жақсартады, бұл биологиялық ортамен байланыста болған имплантаттар (мысалы, стоматологиялық және ортопедиялық) үшін маңызды. Оссеинтеграция: Кедір-бұдырлық пен биоүйлесімділіктің жоғарылауы жабынның сүйек тініне жақсырақ адгезиясына ықпал етеді, бұл оссеоинтеграция және импланттарды тұрақтандыру процесін жеделдетеді. Стоматология: Тіс импланттары: кальций мен фосформен байытылған ПЭТ жабындары сүйек тінімен берік және берік байланысқа ықпал етеді, қабыну қаупін азайтады және импланттардың ұзақ қызмет ету мерзімін арттырады.