Ανάπτυξη κατάλληλης δομής ζιρκονίας για χρήση ως οδοντικό εμφύτευμα - Καραγιάννης, Παναγιώτης - Θεόδωρος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών. Εργαστήριο Μεταλλουργίας, 2017)
Η παρούσα διπλωματική εργασία περιλαμβάνει την παρασκευή δοκιμίων τετραγωνικής σταθεροποιημένης με ύττρια ζιρκονίας (Υ-ΤΖΡ), την επικάλυψή τους με αιωρήματα υδροξυαπατίτη/οξειδίου του πολυαιθυλενίου, και την αξιολόγηση της βιοενεργότητας των επικαλυμμένων δοκιμίων με την παραμονή τους σε Simulated body fluids (SBF). Η δομή Υ-TZP χρησιμοποιείται ευρέως στην επιστήμη των βιοϋλικών και πλέον της οδοντιατρικής, για την κατασκευή εμφυτευμάτων, γεφυρών, στεφανών και αξόνων. Η τεχνική επίστρωσης υδροξυαπατίτη σε μέταλλα και κεραμικά αποσκοπεί στη βελτίωση της βιολογικής συμπεριφοράς του τελικού βιοϋλικού και αποτελεί διαδεδομένη εφαρμογή στο χώρο της εμφυτευματολογίας. Στο πρώτο μέρος της παρούσας μελέτης πραγματοποιείται η ανάπτυξη δομής νανοσύνθετου κεραμικού Τετραγωνικής Ζιρκονίας σταθεροποιημένης με Ύττρια (Υ-ΤΖΡ). Η παραγωγική διαδικασία των νανοσύνθετων κεραμικών περιλαμβάνει την παραγωγή σύνθετης νανοκόνεως με τη μέθοδο της συγκαταβύθισης, υγρή ένσφαιρη λειοτρίβηση, μορφοποίηση της κόνεως με μονοαξονική συμπίεση και τέλος πυροσυσσωμάτωση. Σκοπός ήταν η παραγωγή νανοδομημένων κεραμικών δοκιμίων αποτελούμενων πλήρως από την τετραγωνική δομή της ζιρκονίας, με ομοιογενή μορφολογία και τη μέγιστη δυνατή πυκνότητα. Οι παρούσες κρυσταλλικές φάσεις στα δοκίμια Υ-ΤΖΡ μελετήθηκαν με Φασματοσκοπία Περίθλασης ακτίνων Χ (XRD). Η μορφολογία τους μελετήθηκε με τη χρήση ηλεκτρονικού μικροσκοπίου σάρωσης (SEM). Έτσι διερευνήθηκαν και τελικά ορίστηκαν οι βέλτιστες συνθήκες παραγωγής ως προς τις παραπάνω διεργασίες. Με τη χρήση κατάλληλης ποσότητας και είδους διασπορέα, ρύθμιση της ασκούμενης πίεσης κατά τη μορφοποίηση στη βέλτιστη τιμή, προσαρμογής του θερμικού κύκλου πυροσυσσωμάτωσης, και προσθήκης μικρής ποσότητας αλούμινας στο σύνθετο νανοκεραμικό, τελικό αποτέλεσμα ήταν η παραγωγή κεραμικών δοκιμίων ομοιογενούς τετραγωνικής δομής, με ποσοστό πορώδους 7% και μέσο μέγεθος κόκκων ⁓90 nm. Στο δεύτερο μέρος της εργασίας, στα παραγόμενα δοκίμια Υ-TZP πραγματοποιούνται επικαλύψεις με αιωρήματα νανο - υδροξυαπατίτη και αιωρήματα μιγμάτων νανο - υδροξυαπατίτη και οξειδίου του πολυαιθυλενίου (PEO). Το αιώρημα του νάνο-υδροξυαπατίτη προετοιμάστηκε με βιομιμητική μέθοδο, ανεπτυγμένη σε προηγούμενες μελέτες που διεξήχθησαν στο ίδιο εργαστήριο, και αναμείχθηκε σε μορφή σκόνης με αιωρήματα PEO. Σκοπός ήταν η ανάπτυξη μορφολογικά ομοιογενών επικαλύψεων, με ισχυρή πρόσφυση στο δοκίμιο Y-TZP. Για το λόγο αυτό μελετώνται και προσδιορίζονται οι βέλτιστες συνθήκες παραγωγής του υλικού επικάλυψης, αλλά και η επιρροή επιφανειακών κατεργασιών και διαφορετικών τρόπων ξήρανσης στην τελική ποιότητα της επικάλυψης. Η μορφολογία των επικαλύψεων εξετάστηκε με τη χρήση του SEM. Δοκίμια επικαλυμμένα με τις επικαλύψεις που παρουσίαζαν τις βέλτιστες ιδιότητες ομοιογένειας, πρόσφυσης και μορφολογίας εξετάστηκαν ως προς τη βιοενεργότητα με την παραμονή τους για 1, 3, 5 και 7 ημέρες σε SBF. Οι επιφάνειες των δοκιμίων μελετήθηκαν με χρήση του SEM, όπου και παρατηρήθηκε ανάπτυξη στρώματος φωσφορικών αλάτων, δείκτης υψηλής βιοενεργότητας του τελικού σύνθετου βιοϋλικού.