تاثیر هندسه بافت سطحی لیزری و حجم قطره بر زاویه تماس با زیر لایه Ti6Al4V

الموضوعات :

غلامرضا دباغ ¹ ( دانشجوی دکتری بیومتریال، گروه مهندسی پزشکی، واحدعلوم وتحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران،ایران )
سید خطیب الاسلام صدرنژاد ² ( پروفسور علم مواد ومهندسی، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی شریف، تهران، )
رضا شجاع رضوی ³ ( پروفسور علم مواد و مهندسی، دانشکده مواد و فناوری های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران )
امیرعباس نوربخش ⁴ ( دانشیار علم مواد و مهندسی، گروه علم مواد، واحد شهرضا، دانشگاه آزاد اسلامی، شهرضا، کد پستی 8165663997، )
ناهید حسن زاده نعمتی ⁵ ( بیومواد، واحد علوم و تحقیقات تهران )

تاريخ الإرسال : 25 السبت , ربيع الثاني, 1444 تاريخ التأكيد : 24 الأربعاء , رجب, 1444 تاريخ الإصدار : 08 الأربعاء , جمادى الأولى, 1445

الکلمات المفتاحية: زاویه تماس سطحی, بافت سطحی لیزری, زاویه خطوط متقاطع, حجم قطره, روش قطره ساکن,

ملخص المقالة :

اصلاح سطح کاشتنی با ایجاد بافت سطحی لیزری بهترین روش شناخته شده برای افزایش چسبندگی است. بهترین الگوی بافت سطحی لیزری هنوز ناشناخته است. به منظور بررسی ویژگیهای دیگری از الگوی جدید پیشنهادی نویسندگان، در این پژوهش ابتدا بافتهای جدید خطوط متقاطع با زاویه های 0، 15، 30، 45، 60، 75 و 90 درجه روی سطح آلیاژ Ti6Al4V با استفاده از لیزر پالسی Nd:YAG ایجاد گردید. سپس زاویه تماس قطرات آب به دو روش 1- ثبت و آنالیز تصویر قطره و 2– بکارگیری معادلات اکسترند و مون اندازه گیری شد. قطره‌های آب در دو حجم μlit 1 و μlit 25 انتخاب شدند. با استفاده از میکروسکوپ متالورژی، SEM ، بکارگیری معادلات ونزل و کسی و رسم نمودارهای مربوطه، تاثیر زاویه بین خطوط، ارتفاع، جدایی و پهنای ستون‌های بافت سطحی بر زاویه تماس قطره بررسی شد. مدل کلاسیکی ترشوندگی بافت ها تعیین شد. نتایج نشان داد برای قطره با حجم μlit 1 زاویه تماس در هر دو روش تقریبا ثابت و مستقل از زاویه خطوط متقاطع است که سازگاری خوبی با نتایج تحقیقات قبلی دارد. برای قطره با حجم μlit 25 زاویه تماس در هر دو روش متغیر و وابسته به زاویه خطوط متقاطع می‌باشد. مدل کلاسیک ترشوندگی بافت ها در هر دو حجم قطره منطبق بر مدل ونزل می‌باشد.

المصادر:

[1] Q. Zheng, L. Mao, Y. Shi, W. Fu & Y. Hu, "Biocompatibility of Ti6Al4V Titanium Alloy Implants with Laser Microgrooved Surfaces", Materials Thechnology, vol. 55, pp. 1-10, 2020.
[2] Y. Yan, E. Chibowski & A. Szczes, "Surface Properties of Ti6Al4V Alloy part I: Surface Roughness and Apparent Surface Free Energy", Materials Science and Engineering C, vol. 70, pp. 207-215, 2017.

[3] K. Y. Law & H. Zhao, "Surface Wetting: Characterization, Contact Angle, and Fundamentals", Springer, 2016.


[4] A. Marmur & E. Bittoun, "When Wenzel and Cassie are right: reconciling local and global considerations", Langmuir, vol. 25, pp. 1277-1281, 2009.

[5] A. Marmur, "Soft contact: measurement and interpretation of contact angles", Soft Matter, vol. 2, pp. 12-17, 2006.

[6] A. Amirfazli, D. Y. Kwok, J. Gaydos & A. W. Neumann, "Line tension measurements through drop size dependence of contact angle", Colloid Interface Science, vol. 205, pp. 1-11, 1998.

[7] A. Marmur, "Line tension and the intrinsic contact angle in solid–liquid–fluid systems". Colloid Interface Science, vol. 186, pp. 462-466, 1997.

[8] S. Kranias, "Effect of drop volume on static contact angles", Technical note 310e: Kruss GmbH, France, 2004.

[9] C. W. Extrand & S. I. Moon, "When sessile drop Are No longer small: transitions from spherical to fully flattened", Langmuir, vol. 25, pp. 11815-11822, 2010.

[10] C. E. Cansoy, "The effect of drop size on contract angle measurements of superhydrophobic surfaces", RSC Adv, vol. 4, pp. 1197-1203, 2014.

[11] T. Zhao & L. Jiang, "Contact angle measurement of natural materials", Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, vol. 161, pp. 324-330, 2018.

[12] J. W. Drelich, "Contact angles: From past mistakes to new developments through liquid-solid adhesion measurements", Advances in Colloid and Interface Science, vol. 267, pp. 1-14, 2019.

[13] H. Gokberk Ozcelik, E. Satiroglu, & M. Barisik, "Size Dependent Influence of Contact Line Pinning on Wetting of Nano-textured/patterned Silica Surfaces", Nanoscale, vol. 41, pp. 1-30, 2020.

[14] Gh. R. Dabbagh, S. K. Sadrnezhaad, R. Shoja Razavi, A. M. Nourbakhsh & N. Hassanzadeh Nemati, "Laser textured novel patterns on Ti6Al4V alloy for dental implants surface improvement", Laser Applications, vol. 33, pp. 1-17, 2021.

[15] K. T. Voisey, C. A. Scotchford, L. Martin & H. S. Gill, "Effect of Q-Switched Laser surface Texturing of Titanium on Osteoblast Cell Response", Physics Procedia, vol. 56, pp. 1126-1135, 2014.

[16] A. Y. Fasasi, S. Mwenifumbo, N. Rahbar, J. Chen, M. Li, A. C. Beye, C. B. Arnold & W. O. Soboyejo, "Nano – Second UV Laser Processed Micro – Grooves on Ti6Al4V for Biomedical Applications", Materials Science and Engineering C, vol. 29, pp. 5-13, 2009.

[17] Ch. Wang, H. Hu, Zh. Li, Y. Shen, Y. Xu, G. Zhang, X. Zeng, J. Deng, Sh. Zhao, T. Ren & Y. Zhang, "Enhanced Osseointegration of Titanium Alloy Implants with Laser Microgrooved Surface and Graphene Oxide Coating", Applied Materials & Interfaces, vol. 11, pp. 39470-39483, 2019.

[18] D. Li & A. W. Neumann, "Equation of State for Interfacial Tensions of Solid-Liquid Systems", Advances in Colloid and Interface Science, vol. 39, pp. 299-345, 1992.

[19] R. N. Wenzel, “Resistance of Solid Surfaces to Wetting by Water”, Industrial and Engineering Chemistry, vol. 28, pp.988-994,1936.

[20] - A.B.D. Cassie, S.Baxter, “ Wettability of porous surfaces”, Transaction of the faraday society, vol. 40, pp. 546-551, 1944.

[21] W. Li & A. Amirfazli, "A thermodynamic approach for determining the contact angle hysteresis for superhydrophobic surfaces", Colloid Interface Science, vol. 292, pp. 195-201, 2005.

[22] W. Li & A. Amirfazli, "Superhydrophobic Surfaces: Adhesive Strongly to Water", Advanced Materials, vol. 19, pp. 3421-3422, 2007.

[23] W. Li & A. Amirfazli, "Microtextured superhydrophobic surfaces: A thermodynamic analysis", Advances in Colloid and Interface Science, vol. 132, pp. 51-68, 2007.