بررسی خواص زیست‌سازگاری پوشش کربنی الماس‌گون (DLC) ایجادشده روی آلیاژ Ti-6Al-4V به روش الکترونهشت ولتاژ پایین

الموضوعات :

پوریا حبیب زاده اصل ممقانی ¹ , علیرضا ذاکری ²

1 - دانش¬آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.
2 - دانشیار، دانشکده مهندسی مواد و متالورژی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران.

تاريخ الإرسال : 28 الثلاثاء , شوال, 1445 تاريخ التأكيد : 22 الجمعة , ذو الحجة, 1445 تاريخ الإصدار : 02 الأربعاء , ذو القعدة, 1446

الکلمات المفتاحية: آلیاژ Ti6Al4V کربن الماس‌گون الکترونهشت ولتاژ پایین خواص زیست‌سازگاری,

ملخص المقالة :

در تحقیق حاضر لایه‏نشانی کربن الماس‌گون به کمک روش الکترونهشت¹ در پتانسیل اعمالی 16 ولت جهت اصلاح سطح آلیاژ Ti6Al4V و خواص ساختاری و زیست‌سازگاری آن مورد ارزیابی قرار گرفته است. ماهیت و مشخصات ساختاری پوشش به‌دست‌آمده در بهتـرین شرایط عملیـاتی بـه کمک طیف‌سنجی رامـان شنـاسایی و معلوم شد کـه نسبت I_D/I_G بـرابـر با 92/1 است. میـکروسکوپ FE-SEM برای بررسی‌های ریزساختاری مقطع پوشش و مورفولوژی سطح استفاده و ضخامتی به‌اندازه µm 17/0± 74/1 شناسایی شد. همچنین خواص زیست‌سازگاری پوشش ایجادشده از طریق آزمون‌های آنتی‌باکتریال، ارزیابی زنده‌مانی سلولی (MTT)، خوردگی در محلول شبیه‌سازی شده بدن و زیست تخریب‌پذیری بررسی شد. نتایج به‌دست‌آمده از ارزیابی خواص زیست‌سازگاری حاکی از نرخ زنده‌مانی 03/0± 12/91 درصد با زاویه تماسی 6/2± 7/70 درجه‌ای می‌باشد. همچنین، با توجه به انجام آزمون‌های پلاریزاسیون پتانسیودینامیک و طیف‌سنجی امپدانس پوشش الماس‏گون ایجاد شده می‌تواند بازدارندگی 40/24 درصدی در مقابل محیط خورنده شبیه‌سازی شده بدن برای زیرلایه تیتانیمی ایجاد کند که پوششی آینده‌دار برای کاربردهای پزشکی را نوید می‌دهد.

المصادر:

[1] P. B. Milan et al., "Copper-enriched diamond-like carbon coatings promote regeneration at the bone–implant interface," Heliyon, vol. 6, no. 4, 2020.

[2] I. V. Branzoi, M. Iordoc, F. Branzoi, G. Rimbu, and V. Marinescu, "Synthesis and characterization of high‐voltage electrodeposited diamond‐like carbon protective coating on TiAlV biomedical substrates," Surface and Interface Analysis, vol. 44, no. 8, pp. 1193-1197, 2012.

[3] ف. غروی و ع. افشار، "ارزیابی رفتار خوردگی تیتانیوم خالص تجارتی در محیط‌های شبیه‌سازی شده بدن با استفاده از تکنیک الکتروشیمیایی امپدانس (EIS)"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 2، شماره 2، ص. 43-50، 1387.


[4] T. Das, D. Ghosh, T. Bhattacharyya & T. Maiti, "Biocompatibility of diamond-like nanocompos؛ite thin films," Journal of Materials Science: Materials in Medicine, vol. 18, pp. 493-500, 2007.

[5] M. Mozafari, E. Salahinejad, S. Sharifi-Asl, D. Macdonald, D. Vashaee & L. Tayebi, "Innovative surface modification of orthopaedic implants with positive effects on wettability and in vitro anti-corrosion performance," Surface Engineering, vol. 30, no. 9, pp. 688-692, 2014.

[6] M.-Y. Tsai & et al., "Surface properties of copper-incorporated diamond-like carbon films deposited by hybrid magnetron sputtering," Ceramics International, vol. 39, no. 7, pp. 8335-8340, 2013.

[7] R. Bayón, A. Igartua, J. González & U. R. De Gopegui, "Influence of the carbon content on the corrosion and tribocorrosion performance of Ti-DLC coatings for biomedical alloys," Tribology International, vol. 88, pp. 115-125, 2015.

[8] Y. Leng & et al., "Structure and properties of biomedical TiO2 films synthesized by dual plasma deposition," Surface and Coatings Technology, vol. 156, no. 1-3, pp. 295-300, 2002.

[9] J. Chen & et al., "Blood compatibility and sp3/sp2 contents of diamond-like carbon (DLC) synthesized by plasma immersion ion implantation-deposition," Surface and Coatings Technology, vol. 156, no. 1-3, pp. 289-294, 2002.

[10] A. Grill, "Diamond-like carbon: state of the art," Diamond and Related Materials, vol. 8, no. 2-5, pp. 428-434, 1999.

[11] H. Fukui, J. Okida, N. Omori, H. Moriguchi & K. Tsuda, "Cutting performance of DLC coated tools in dry machining aluminum alloys," Surface and Coatings Technology, vol. 187, no. 1, pp. 70-76, 2004.

[12] K. Bewilogua & D. Hofmann, "History of diamond-like carbon films—From first experiments to worldwide applications," Surface and Coatings Technology, vol. 242, pp. 214-225, 2014.

[13] D. K. Rajak, A. Kumar, A. Behera & P. L. Menezes, "Diamond-like carbon (DLC) coatings: classification, properties, and applications," Applied Sciences, vol. 11, no. 10, p. 4445, 2021.

[14] ا. اسحاقی، ف. مجیری، ا. کرمی، و ا. ابراهیم‌زاده، "اثر اعمال نانو فیلم کربن شبه الماسی بر بازدهی سلول‏های خورشیدی سیلیکونی"، فرآیندهای نوین در مهندسی مواد، دوره 9، شماره 2، ص‏ 9-15، 1394.

[15] G. Dearnaley & J. H. Arps, "Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review," Surface and Coatings Technology, vol. 200, no. 7, pp. 2518-2524, 2005.

[16] K. Sreejith, J. Nuwad & C. Pillai, "Low voltage electrodeposition of diamond like carbon (DLC)," Applied Surface Science, vol. 252, no. 2, pp. 296-302, 2005.

[17] Y. Namba, "Attempt to grow diamond phase carbon films from an organic solution," Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films, vol. 10, no. 5, pp. 3368-3370, 1992.

[18] Y.-g. Zhang & et al., "Electrodeposition and microstructure of Ni and B co-doped diamond-like carbon (Ni/B-DLC) films," Surface and Coatings Technology, vol. 405, p. 126713, 2021.

[19] N. Basman, R. Uzun, E. Gocer, E. Bacaksiz & U. Kolemen, "Electrodeposition of Si–DLC nanocomposite film and its electronic application," Microsystem Technologies, vol. 24, pp. 2287-2294, 2018.

[20] R. A. Ismail, A. M. Mousa & M. A. Hassan, "Critical methanol to ethanol volume ratio effect on the electrodeposition of DLC films," Optik, vol. 179, pp. 29-36, 2019.

[21] Q. B. Zhu, B. K. Xiang, Y. Yang, Z. S. Meng, S. J. Wang & D. W. Zuo, "Research on Synthesis of Diamond-like Carbon (DLC) Films with Assistance of Copper Ions by Electrodeposition Technique at Low Voltage," Advanced Materials Research, vol. 1053, pp. 351-356, 2014.

[22] R. Roy, B. Deb, B. Bhattacharjee & A. Pal, "Synthesis of diamond-like carbon film by novel electrodeposition route," Thin Solid Films, vol. 422, no. 1-2, pp. 92-97, 2002.

[23] H. Hassannejad, F. Bogani, M. Boniardi, A. Casaroli, C. Mele & B. Bozzini, "Electrodeposition of DLC films on carbon steel from acetic acid solutions," Transactions of the IMF, vol. 92, no. 4, pp. 183-188, 2014.

[24] H. Wang & et al., "Deposition of diamond‐like carbon films by electrolysis of methanol solution," Applied Physics Letters, vol. 69, no. 8, pp. 1074-1076, 1996.



[25] W. He, R. Yu, H. Wang & H. Yan, "Electrodeposition mechanism of hydrogen-free diamond-like carbon films from organic electrolytes," Carbon, vol. 43, no. 9, pp. 2000-2006, 2005.

[26] پ. حبیب‌زاده اصل ممقانی، "بررسی خواص تریبولوژی و زیست‌سازگاری پوشش کربنی الماس‌گون (DLC) ایجاد شده روی تیتانیم به روش الکترولیز ولتاژ پائین"، پایان‏نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه علم و صنعت ایران، 1402.

[27] T. Falcade & et al., "Electrodeposition of diamond-like carbon films on titanium alloy using organic liquids: Corrosion and wear resistance," Applied Surface Science, vol. 263, pp. 18-24, 2012.

[28] S. Ramasamy & et al., "Magnetic hydroxyapatite nanomaterial–cyclodextrin tethered polymer hybrids as anticancer drug carriers," Materials Advances, vol. 2, no. 10, pp. 3315-3327, 2021.