Nghiên ứu ải thiện khả năng hống ăn mòn sinh họ ủa hợp kim magie zk60 ho ứng dụng vào y sinh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Nghiên cứu cải thiện khả chống ăn mòn sinh học hợp kim Magie ZK60 cho ứng dụng vào y sinh NGUYỄN THÀNH TRUNG Trung.NTCA180177@sis.hust.edu.vn Ngành Khoa học vật liệu Giảng viên hướng dẫn chính: PGS TS Phạm Mai Khánh Đơn vị: Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu Chữ ký GVHD Đại học Bách khoa Hà Nội Cán hướng dẫn phụ: TS Nguyễn Việt Nam Đơn vị: Viện Chấn thương – Chỉnh hình Bệnh viện Trung ương quân đội 108 HÀ NỘI, 06/2020 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061132042871000000 Chữ ký GVHD LỜI CẢM ƠN Với lòng biết ơn sâu sắc tình cảm q báu cho phép tơi gửi lời cảm ơn chân thành tới: - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Khoa học Kỹ thuật Vật liệu, Bộ môn Vật liệu Công nghệ đúc thầy tận tình dạy tạo điều kiện giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn thạc sỹ - Đặc biệt tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy PGS TS Phạm Mai Khánh TS Nguyễn Việt Nam ln tận tình hướng dẫn, bảo, giúp đỡ động viên suốt q trình nghiên cứu hồn thành đề tài - Cảm ơn bạn bè đồng nghiệp đơn vị: Bệnh viện Trung ương quân đội 108, Cục Kiểm định Hải quan, Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam giúp đỡ tơi q trình học tập nghiên cứu đề tài - Tôi xin cảm ơn Quỹ phát triển Khoa học Công nghệ Quốc gia (NAFOSTED) tài trợ kinh phí nghiên cứu q trình thực luận văn với mã số đề tài 103.02-2018.56 Mặc dù cố gắng nhiều, luận không tránh khỏi thiếu sót; tơi mong nhận thơng cảm, dẫn, giúp đỡ đóng góp ý kiến nhà khoa học, quý thầy cô bạn đồng nghiệp Xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Cấu trúc luận văn bao gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan vật liệu y sinh, hệ vật liệu y sinh ứng dụng giới hạn chế chúng Lý lựa chọn hợp kim Mg ZK60 công nghệ phủ trình bày chi tiết chương để làm rõ mục tiêu đề tài Chương 2: Các quy trình thí nghiệm phương pháp đánh giá vật liệu trình bày chi tiết phần Các khâu từ chuẩn bị vật liệu, quy trình phủ, phân tích đánh giá lớp phủ, đánh giá tốc độ ăn mòn sinh học, đánh giá độ bám dính lớp phủ mơ tả chi tiết cụ thể Chương 3: Chương đưa kết phân tích đánh giá chương Những kết thành phần cấu trúc lớp phủ, đặc tính ăn mịn vật liệu khả bám dính vật liệu phân tích đánh giá Kết số nghiên cứu công bố số vật liệu tương tự so sánh với kết nghiên cứu Chương 4: Những kết luận quan trọng tóm tắt trình bày HỌC VIÊN Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu y sinh 1.2 Những hạn chế hệ vật liệu y sinh 1.3 Tổng quan vật liệu y sinh Mg có khả tự phân hủy sinh học 10 1.4 Lựa chọn vật liệu công nghệ 14 1.4.1 Lý lựa chọn hợp kim ZK60 14 1.4.2 Lý lựa chọn làm vật liệu phủ HA OCP 16 1.5 Kết luận chương 19 CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ CÁC QUY TRÌNH 20 THÍ NGHIỆM 20 2.1 Phủ mẫu 20 2.2 Phân tích mẫu sau phủ 22 2.3 Thử nghiệm nhúng đánh giá tốc độ ăn mòn sinh học tĩnh vật liệu 22 2.4 Thử nghiệm ăn mịn điện hóa đánh giá tốc độ ăn mòn động vật liệu 24 2.5 Đánh giá độ bám dính vật liệu 24 2.6 Phân tích mẫu sau ăn mịn sau đo độ bám dính 25 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26 3.1 Thành phần cấu trúc lớp phủ 26 3.2 Cơ chế hình thành lớp phủ 30 3.3 Đặc tính ăn mịn sinh học tĩnh vật liệu 32 3.4 Đặc tính ăn mòn động vật liệu 40 3.5 Đặc tính bám dính lớp phủ 42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Những ví dụ ứng dụng vật liệu y sinh chấn thương chỉnh hình: Hình 1.2 Quá trình phân hủy sinh học vật liệu y sinh Mg sau 1, 3, tuần 12 Hình 2.1 Tổng quan quy trình thí nghiệm 20 Hình 2.2 Quy trình phủ HA OCP 21 Hình 2.3 Mơ hình thí nghiệm thử nhúng dung dịch Hanks 24 Hình 2.4 Mơ hình thí nghiệm đo độ bám dính lớp phủ 24 Hình 3.1 Phỗ nhiễu xạ tia X mẫu hợp kim ZK60 không phủ, mẫu phủ pH 5.5, mẫu phủ pH 7.5 26 Hình 3.2 Hình thái bề mặt mẫu, a mẫu không phủ, b mẫu phủ pH 5.5, c mẫu phủ pH 7.5 27 Hình 3.3 Hình ảnh SEM mẫu: a) mẫu không phủ, b d) mẫu phủ pH 5.5, c e) mẫu phủ pH 7.5 29 Hình 3.4 Cơ chế hình thành lớp phủ HA bề mặt hợp kim Mg 30 Hình 3.5 Các phản ứng hóa học chế hình thành lớp phủ HA bề mặt hợp kim Mg 31 Hình 3.6 Lượng ion Mg 2+ giải phóng dung dịch trình thử nhúng 32 Hình 3.7 Lượng khí hydro giải phóng q trình thử nhúng 33 Hình 3.8 Bề mặt mẫu sau 14 ngày thử nhúng 34 Hình 3.9 Hình thái bề mặt kết phân tích EDS mẫu khơng phủ sau thử nhúng 35 Hình 3.10 Hình thái bề mặt kết phân tích EDS mẫu phủ OCP sau thử nhúng 36 Hình 3.11 Hình thái bề mặt kết phân tích EDS mẫu phủ HA sau thử nhúng 37 Hình 3.12 Cơ chế ăn mòn mẫu phủ OCP 39 Hình 3.13 Đường cong phân cực anốt thí nghiệm ăn mịn điện hóa 40 Hình 3.14 Bề mặt mẫu sau thí nghiệm ăn mịn điện hóa 42 Hình 3.15 Kết đo độ bám dính lớp phủ HA lớp phủ OCP phương pháp pull off 42 Hình 3.16 Kết đo độ bám dính lớp phủ: a) lớp phủ thực nghiên cứu này, b) kết thực Ngô T A Tuyết cộng [36] .43 Hình 3.17 Bề mặt mẫu sau thí nghiệm đo độ bám dính 44 Hình 3.18 Kết phân tích EDS bề mặt mẫu phủ OCP sau thí nghiệm đo độ bám dính 45 Hình 3.19 Kết phân tích EDS bề mặt mẫu phủ HA sau thí nghiệm đo độ bám dính 46