The object of research, development or design (in Russian) : Объектом исследования является – био-покрытия, полученные комбинированным методом.

The object of research, development or design (in Kazakh) : Зерттеу нысаны - аралас әдіспен алынған био-жабындар.

Aim of work (in Russian) : Разработка способа комбинированной обработки медицинского титанового сплава Ti−6Al−4V путем плазменно-электролитического оксидирования с последующим детонационным напылением кальций-фосфатных керамик на основе гидроксиапатита, а также изучение особенности формирования многослойных, био-многофункциональных структур «кальций-фосфатное покрытие/TiO2/титановый сплав», полученных в результате комбинированной обработки.

Aim of work (in Kazakh) : Ti−6Al−4V медициналық титан қорытпаларын плазмалық-электролиттік оксидтеу кейіннен гидроксиапатит негізіндегі кальций-фосфат керамикасын детонациялық бүрку арқылы құрамдастырып өңдеу тәсілін әзірлеу, сондай-ақ құрамдастырылған өңдеу нәтижесінде алынған «кальций-фосфат жабыны/TiO2/титан қорытпасы» көп қабатты, био-көпфункционалды құрылымдардың қалыптасу ерекшеліктерін зерделеу.

Методы исследования (на русском) : Экспериментальные исследования включают комплекс исследований влияния физических процессов на элементный и фазовый состав покрытий, их структуру, морфологию формирования, физико-механические характеристики. Поэтому при экспериментах использовался целый комплекс методик, таких как современное материаловедение (XRD, FTIR, рамановская спектроскопия, SEM, механические испытания и др.) Рентгеноструктурные исследования образцов выполняли на дифрактометре X’PertPRO. Механические свойства полученных покрытий (нанотвердость и модуль Юнга) исследовались с помощью нанотвердомера НаноСкан-4DКомпакт. Испытания проводили при нагрузке 100 мН. Скорость нагрузки–разгрузки составила 3 мН/мин. Трибологические свойства образцов были исследованы с помощью трибометра TRB3 с использованием стандартной методики «шар-диск» (международные стандарты ASTM G 133-95 и ASTM G 99). Шероховатость поверхности покрытий оценивались с помощью профилометра модели 130, используя параметр Ra. Морфологию и элементный состав образца, исследовали на растровом электронном микроскопе MIRA3 TESCAN – фирмы TESCAN. Для исследования адгезионных характеристик покрытий методом «царапания» использовался скретч-тестер CSEMMicroScratchTester. Скретч-тестирование было проведено при максимальной нагрузке 20 Н, скорость изменения нормального нагружения на образец – 19,99 Н/мин, скорость перемещения индентора – 9,63 мм/мин, длина царапины – 5 мм, радиус кривизны наконечника – 100 мкм.

Методы исследования (на казахском) : Эксперименттік зерттеулерге физикалық процестердің жабындардың элементтік және фазалық құрамына, олардың құрылымына, қалыптасу морфологиясына, физика-механикалық сипаттамаларына әсерін зерттеу кешені кіреді. Сондықтан эксперименттерде заманауи материалтану (XRD, FTIR, Раман спектроскопиясы, SEM, механикалық сынақтар және т. б.) сияқты әдістердің тұтас кешені қолданылды. Үлгілерді рентгендік құрылымдық зерттеу x ' PertPRO дифрактометрінде жүргізілді. Алынған жабындардың механикалық қасиеттері (нанобөлшек және Юнг модулі) НаноСкан-4DКомпакт нанобөлшегішінің көмегімен зерттелді. Сынақтар 100 мН жүктеме кезінде жүргізілді. Жүктеме-түсіру жылдамдығы 3 мН/мин құрады. Үлгілердің трибологиялық қасиеттері стандартты шар-диск әдісін (ASTM G 133-95 және ASTM G 99 халықаралық стандарттары) қолдана отырып, trb3 трибометрінің көмегімен зерттелді. Жабын бетінің кедір-бұдырлығы Ra параметрін қолдана отырып, 130 модельдік профильометрімен бағаланды. Үлгінің морфологиясы мен элементтік құрамы TESCAN фирмасының mira3 электронды микроскопында зерттелді. "Тырнау" әдісімен жабындардың жабысқақ сипаттамаларын зерттеу үшін CSEMMicroScratchTester скретч-тестері қолданылды. Скретч-тестілеу 20 Н максималды жүктеме кезінде жүргізілді, қалыпты жүктеменің үлгіге өзгеру жылдамдығы – 19,99 Н/мин, индентордың қозғалу жылдамдығы – 9,63 мм/мин, сызат ұзындығы – 5 мм, ұшының қисықтық радиусы – 100 мкм.

Obtained results and novelty (in Russian) : Научная новизна проекта заключается в том, что был разработан новый способ формирования биосовместимых структур «кальций-фосфатные покрытие/TiO2/подложка» с помощью комбинированной методики плазменно-электролитического оксидирования с последующим детонационным напылением кальций-фосфатных керамик на основе гидроксиапатита. Получены новые данные о морфологии, структуре, элементного и фазового состава, физико-механических и трибологических свойствах покрытий, полученных комбинированным методом. Экспериментальным путем определен оптимальный режим для получения ПЭО-покрытий с высокими механическими характеристиками. Важнейшим параметром, влияющим на свойства покрытий, размер пор, фазовых и механических свойств являлся состав электролита. Разработан оптимальный состав электролита (на основе силиката) для получения ПЭО-покрытий с однородной структурой, меньшей пористостью и большим количеством кристаллических фаз анатаза. Разработаны оптимальные режимы получения детонационных биокерамических покрытий на основе ГА. Определены оптимальные условия напыления ГA, чтобы ограничивать изменение химического состава во время формирования покрытия. Из кривых зависимостей силы трения от нагрузки видно, что после комбинированного метода резкий отрыв покрытий от подложки не наблюдается. Это доказывает, что комбинированный метод улучшает адгезионную прочность покрытий.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жобаның ғылыми жаңалығы - гидроксиапатит негізіндегі кальций-фосфат керамикасын детонациялық тозаңдатуымен кейіннен плазмалық-электролиттік оксидтеудің біріктірілген әдістемесінің көмегімен биоүйлесімді «кальций-фосфат жабыны/TiO2/төсем» құрылымдарын қалыптастырудың жаңа тәсілі жасалғандығында. Аралас әдіспен алынған жабындардың морфологиясы, құрылымы, элементтік және фазалық құрамы, физика-механикалық және трибологиялық қасиеттері туралы жаңа мәліметтер алынды. Эксперименттік жолмен жоғары механикалық сипаттамалары бар ПЭО жабындарын алудың оңтайлы режимі анықталды. Жабындардың қасиеттеріне, кеуектердің мөлшеріне, фазалық және механикалық қасиеттерге әсер ететін маңызды параметр электролиттің құрамы болды. Төмен кеуектілігі, анатаздың көп кристалды фазалары бар біртекті құрылымдарға ПЭО жабындарын алу үшін электролиттің оңтайлы құрамы (Силикат негізінде) жасалды. ГА негізінде детонациялық биокерамикалық жабындарды алудың оңтайлы режимдері әзірленді, жабынды қалыптастыру кезінде химиялық құрамның өзгеруін шектеу үшін ГА бүркудің оңтайлы шарттары анықталды. Үйкеліс күшінің жүктемеге тәуелділік қисықтарынан аралас әдіспен кейін жабындардың субстраттан күрт бөлінуі байқалмағанын көруге болады. Бұл аралас әдіс жабындардың адгезиялық беріктігін жақсартатынын дәлелдейді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Выявлена роль комбинированной обработки в повышении эксплуатационных характеристик кальций-фосфатных многослойных покрытий. Получение покрытий с высокими физико-механическими, адгезионными свойствами дает возможности для замены биосовместимых титановых имплантатов более с улучшенными адгезионными свойствами биоактивными имплантатами. На данном этапе выполнения работы не предполагается внедрение результатов исследований и расчет технико-экономических показателей процесса.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Кальций-фосфатты көп қабатты жабындардың пайдалану сипаттамаларын арттыруда аралас өңдеудің рөлі анықталды. Жоғары физикалық-механикалық, адгезиялық қасиеттері бар жабындарды алу биосәйкес титан импланттарын жақсартылған адгезиялық қасиеттері бар биотиімді импланттармен ауыстыруға мүмкіндік береді. Жұмысты орындаудың осы кезеңінде зерттеу нәтижелерін енгізу және процестің техникалық-экономикалық көрсеткіштерін есептеу болжанбайды.

Level of implementation (in Russian) : Не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Эффективность: Полученные двухслойные покрытия ГA/TiO2 демонстрируют потенциальное применение в несущем нагрузку биоматериале и перспективности предложенной комплексной технологии нанесения двухслойных керамик на титановые импланты. Результаты исследований важны с точки зрения научных исследований в физике конденсированного состояния и материаловедения, а также с точки зрения практического использования при создании медицинских имплантатов.

Efficiency (in Kazakh) : Тиімділігі: алынған екі қабатты Гa/TiO2 жабындары биоматериалды жүктеме кезінде ықтимал қолдануды және титан импланттарына екі қабатты керамиканы қолданудың ұсынылған кешенді технологиясының болашағын көрсетеді. Зерттеу нәтижелері конденсацияланған күй физикасы мен материалтану саласындағы ғылыми зерттеулер тұрғысынан, сондай-ақ медициналық импланттарды құруда практикалық қолдану тұрғысынан маңызды.

Field of application (in Russian) : Потребителями научно-технологических основ могут быть ВУЗы РК, осуществляющие подготовку бакалавров, магистров по техническим специальностям в области создания новых материалов. Разработанные в результате реализации проекта моно-, бислойные, многофункциональные покрытия могут быть использованы в медицине в качестве биоактивных покрытий, а так же демонстрируют потенциальное применение в несущем нагрузку биоматериале.

Field of application (in Kazakh) : Ғылыми-технологиялық негіздердің тұтынушылары жаңа материалдар жасау саласындағы техникалық мамандықтар бойынша бакалаврлар, магистрлерді даярлауды жүзеге асыратын ҚР жоғары оқу орындары бола алады. Жобаны іске асыру нәтижесінде жасалған моно-, би-, көпфункционалды жабындар медицинада биоактивті жабындар ретінде қолданыла алады, сонымен қатар жүктеме көтеретін биоматериалда ықтимал қолдануды көрсетеді.