Szinterezési technológia fejlesztése orvostechnikai alkalmazású önerősített UHMWPE kompozitokhoz
Az egyes rohamosan fejlődő húzóiparágakban elért sikerek könnyedén felkarolhatnak más tudományágakat is. Ilyen eset az is, amikor a számítástechnika, elektrotechnika, gyártás-termelés vagy akár a műanyagipar innovációi hatást gyakorolnak az orvostudományra. Az implantátumok fejlődése az elmúlt másfél évszázadban kellően nagymértékű volt, a kezdetleges fém-fém kapcsolódású daraboktól eljutott a mai orvostudomány az ultra könnyű, kiváló mechanikai tulajdonságokkal bíró ortopéd protézisekig. Ennek során nagy jelentőséget kell tulajdonítanunk a biokompatibilis polimerek megjelenésének, azon belül is az ultramagas molekulatömegű polietilénnek, amely nagy ütésszilárdságával, jó kopásállóságával és remek mechanikai tulajdonságainak köszönhetően hamar népszerű alapanyaggá vált az implantátum gyártást tekintve. Sajnálatos módon az UHMWPE polimerek hőállósága már nem ennyire kimagaslóan pozitív tulajdonsága, emiatt elsődlegesen két fő gyártástechnológia terjedt el, az egyik a polimer besugárzással történő térhálósítása, míg másik a szinterezési technológiával történő előállítás.
Idővel viszont éllettartam növelés szempontjából szükséges volt a kompozitanyagok megjelenése, ahol szénszállal erősített UHMWPE mátrix kombinációjával igyekeztek a tribológiai és mechanikai tulajdonságokat növelni. Bár az említett pontokban bizonyítottan sikereket értek el, a szénszál túlzott merevséget, ridegséget okozott, és a törési hajlamot is növelte a szénszál-UHMWPE nehézkesebb felületi adhéziója.
Ezekre a problémákra nyújthat megoldást a 2010-es évek elején megjelent első orvostechnikai minősítést szerzett UHMWPE szálak, amelyek segítségével az önerősített kompozitok alkalmazásával kiküszöbölhetőek a ridegedési, adhéziós problémák.
A tanulmány célja, hogy a szinterezéssel előállított önerősítéses UHMWPE kompozitok minőségét javítsam a megfelelő gyártási paraméterek megtalálásával, az elkészített darabok mechanikai, morfológiai és tribológiai vizsgálatával, illetve ezen eredmények kiértékelése orvostechnikai felhasználhatóság szempontjából. Az alapanyagok differenciál pásztázó kalorimetriával történő vizsgálata után a kész munkadarabokat tribométerrel, keménységméréssel, illetve 3D mérőmikroszkóppal vizsgálom.
A felhasznált alapanyagok Dyneema Purity orvostechnikai minősítésű erősítő szál és GUR 1020 mátrix alapanyag.
szerző
-
Mikula Brigitta
Gépészmérnöki alapszak (BSc)
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Nemes-Károly István
PhD hallgató, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Szebényi Gábor
Egyetemi docens, Polimertechnika Tanszék -
Dr. Kocsis György
tanársegéd, Semmelweis Egyetem Ortopédiai Klinika (külső)