РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ И ПРОЦЕССОВ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ
реклама
РАЗРАБОТКА МЕТОДОЛОГИИ И ПРОЦЕССОВ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ СВОЙСТВ ИЗДЕЛИЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ Отделение нанотехнологий и информационных технологий РАН ОНИТ РАН Институт конструкторскотехнологической информатики РАН ИКТИ РАН СОВМЕСТНЫЙ НАУЧНЫЙ ПРОЕКТ Докладчик директор ИКТИ РАН, д.т.н., проф. ШЕПТУНОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ ТРЕБОВАНИЯ К ИЗДЕЛИЯМ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИЕ и ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ и МЕДИЦИНСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ 1. Надежность, долговечность, высокие эксплуатационные свойства 1. Доступный ценовой уровень при массовом применении 2.Высокая коррозионная стойкость, износостойкость и твердость 2. Упругость при низкой склонности к хрупкому разрушению 3. Низкая химико-физическая поверхностная активность 3. Биологическая активность, способность «приживаться» в организме СОЗДАНИЕ ИЗДЕЛИЙ С ЗАДАННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ и «ранее не существовавшими» свойствами КОНЦЕПЦИЯ СОЗДАНИЯ ИННОВАЦИОННЫХ КОМПОЗИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТРЕБОВАНИЯ К ПОВЕРХНОСТНОМУ СЛОЮ: - химическая активность/инертность; - коррозионная и антиоксидантная стойкость к агрессивным средам; - барьерные свойства между субстратами и биологической средой; - сохранение микроструктуры; - высокая адгезия по отношению к субстрату; - повышенные твёрдость и износостойкость МАТЕРИАЛ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ: Цирконий, Хром, Серебро и их комбинации. Al2O3, CrN, ZrN, TiN, (Ti,Cr)N, (Ti,Al)N ТРЕБОВАНИЯ К ОСНОВЕ (СУБСТРАТУ) - эластичность - прочность - технологичность - сохранность формы - создание трехмерной (объемной) структуры - низкая плотность (удельный вес) - относительно низкая себестоимость МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ СУБСТРАТОВ: - титан высокой чистоты (стержни, микроразмерная проволока и т.д.); -медицинская нержавеющая сталь (в том числе прошедшие специальную термообработку), - ПОЛИМЕРЫ, БИООРГАНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ СЛОЖНОСТРУКТУРИРОВАННЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ ПОВЕРХНОСТНЫЙ СЛОЙ АРХИТЕКТУРА СЛОИСТО-КОМПОЗИЦИОННОЙ КЕРАМИКИ (СКК) С НАНОДИСПЕРСНЫМ МНОГОСЛОЙНО-КОМПОЗИЦИОННЫМ ПОКРЫТИЕМ (НПМ) КОНЦЕПЦИЯ АРХИТЕКТУРЫ НПМ 1 – НАНО-ДИСПЕРСНОЕ МНОГОСЛОЙНОКОМПОЗИЦИОННОЕ ПОКРЫТИЕ; 2 – КЕРАМИЧЕСКИЙ СЛОЙ 3 – ТВЕРДОСПЛАВНЫЙ СУБСТРАТ 1 – НАРУЖНЫЙ СЛОЙ С НАНОТОЛЩИНАМИ СУБСЛОЕВ (пример TiCrAlN, ZrCrAlN, TiCrAlSiN и т.д.) 2 – ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ СЛОЙ (пример TiN, ZrN, CrN); 3 – АДГЕЗИОННЫЙ ПОДСЛОЙ (пример Ti,Zr,TiN,ZrN); 4 – СУБСТРАТ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ ЗАДЕЛ. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ НЕДОСТАТКИ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТРАДИЦИОННЫХ ВАКУУМНО - ДУГОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ 1 высокая температура осаждения покрытий, наносимых по стандартным технологиям (от 500 0С и выше) 2 структурные дефекты, наличие капельных включений, микропоры, снижение барьерных и коррозионных свойств покрытий 3 электроэрозионное растравливание поверхности изделия 4 физические процессы, позволяющие получать более качественные покрытия с меньшим количеством пор (например, магнитронное напыление), не позволяющие получить высокую адгезию между покрытием и основой 5 сложность осаждения на изделия из диэлектрических материалов ПРЕИМУЩЕСТВА НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ И КОМПЛЕКСОВ ТВЕРДОСТЬ повышенная износостойкость, коррозионная стойкость; ПЛАСТИЧНОСТЬ при высокой сопротивляемости хрупкому разрушению, обеспечиваемая нанодисперсной структурой формируемых покрытий ВЫСОКИЕ КАЧЕСТВЕННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ отсутствие микрокапель, низкое содержание пор, однородность структуры ВЫСОКАЯ АДГЕЗИЯ по отношению к материалу субстрата ВОЗМОЖНЫЙ СИНТЕЗ ПОКРЫТИЙ при температурах от 90 оС, что позволяет формировать получение покрытий на субстратах из низкотеплостойких материалах, в том числе – на диэлектриках ПРИМЕРЫ МОДИФИЦИРУЮЩИХ ПОКРЫТИЙ – НИТРИДОВ, КАРБИДОВ, ОКСИДОВ И ЧИСТЫХ МЕТАЛЛОВ 10-15нм Наноразмерное многослойно-композиционное покрытие Zr-ZrN-(Zr,Cr,Al) Патент РФ «RU № 2198243 C2» Многослойно-композиционное покрытие Ti-TiN(Ti,Cr,Al.Si)N (Патент РФ «RU № 2198243 C2) нанесенное на субстрат из керамического материала Al2O3- 20%TiC Наноградуированное износостойкое покрытие CrN-TiAlN с толщиной субслоев 10-15 нм. Керамические покрытия Al2O3 –Ni (САПФИРОВЫЕ) различной толщины НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ И ОПЫТНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ БАЗА ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РАЗРАБОТОК Комплект фиксаторов для операции остеосинтеза при переломах бедренной кости Объемная сетчатая основа для создания «искусственной кожи» ПЕРСПЕКТИВЫ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАЗРАБОТОК, ИМЕЮЩИЕСЯ АНАЛОГИ ШИРОКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В МЕДИЦИНЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ повышенные защитные свойства и биологическая совместимость изделий медицинского назначения в технологически развитых странах (Германия, США, Швейцария, Япония и др.) ЗНАЧИТЕЛЬНЫЙ СПРОС НА ТЕХНОЛОГИИ СИНТЕЗА И ОТРАБОТКУ ПРОЦЕССОВ ОСАЖДЕНИЯ ПОКРЫТИЙ на изделия из полимерных и биоорганических материалов низкой теплостойкости, таких как силикон и коллаген ИЗВЕСТНЫХ АНАЛОГОВ защитных и биосовместимых покрытий на материалы низкой теплостойкости на рынке НЕ СУЩЕСТВУЕТ Спасибо за внимание!
