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https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32429
ORCID: | http://orcid.org/0000-0001-8675-6455 |
Document type: | Dissertação |
Access type: | Acesso Aberto |
Embargo Date: | 2023-07-06 |
Title: | Desenvolvimento e validação de um sistema de jateamento com cerâmicas bioativas para a modificação de superfície de poliamida e de policarbonato |
Alternate title (s): | Development and validation of a blasting system with bioactive ceramics for surface modification of polyamide and polycarbonate |
Author: | Campos, Felipe dos Anjos Rodrigues |
First Advisor: | Machado, Álisson Rocha |
Second Counselor: | Soares Júnior, Paulo Cesar |
First coorientator: | Otaguro, Harumi |
First member of the Committee: | Silva, Rosemar Batista da |
Second member of the Committee: | Soares Júnior, Paulo Cesar |
Summary: | A utilização de implantes poliméricos pode apresentar vantagens funcionais, desde que a superfície seja adequadamente funcionalizada para garantir adequada osseointegração. Foi investigado neste trabalho uma nova técnica de modificação superficial de baixo custo, para inserção de hidroxiapatita e dióxido de titânio na poliamida e policarbonato. Para isso, foi desenvolvido e testado um sistema de jateamento com ar comprimido intermitente e ar quente contínuo, cujos parâmetros de processo pudessem ser controlados e medidos por plataforma Arduino e sensores compatíveis. A caracterização química confirmou a estrutura cristalina de ordem nanométrica dos particulados utilizados, para os quais as propriedades osseoindutoras são altamente reconhecidas. As técnicas de caracterização dos polímeros indicaram às temperaturas de cristalização e transição vítrea, que basearam o ajuste dos parâmetros de processo e explicaram muitos dos fenômenos observados. O planejamento experimental do tipo fatorial fracionado permitiu o estudo da influência do polímero e sua rugosidade, particulado, pressão, tempo e intermitência do ar comprimido nas variáveis de saída. Foram medidos a temperatura interna e externa do polímero, composição química da superfície, topografia e rugosidade, variação de massa, dureza e microdureza. Foi observada boa adesão para os particulados cerâmicos, que puderam ser detectados em todas as superfícies jateadas mesmo após limpeza por ultrassom. O aspecto topográfico variou bastante entre os ensaios e também dentro de cada amostra, com o aparecimento de vários defeitos macrográficos em muitas das amostras, mas foi mais uniforme na poliamida. As bolhas, porosidades e deformações causaram grandes variações na dureza do material, e foram observadas nas amostras submetidas às maiores temperaturas médias e máximas. Os resultados indicam a necessidade de otimizar o processo através do ajuste das variáveis de entrada, a fim de combinar a eficiência de deposição da camada bioativa, já verificada nos testes e pré-testes, com a manutenção ou melhoria das propriedades mecânicas do substrato. |
Abstract: | The use of polymeric implants presents advantages, as long as the surface is functionalized to ensure osseointegration. A new low-cost surface modification technique for inserting hydroxyapatite and titanium dioxide into polyamide and polycarbonate was investigated in this work. A blasting system with intermittent compressed air and continuous hot air was developed and tested, whose process parameters could be controlled and measured by Arduino platform and compatible sensors. The chemical characterization confirmed a crystalline structure of nanometric order of the particulates used, for which the osseoinductive properties are highly recognized. The polymer characterization techniques indicated the crystallization and glass transition temperatures, which based the adjustment of the process parameters and explained many of the observed phenomena. The experimental design of fractional factorial type allowed the study of the influence of the polymer and its roughness, particulate, pressure, time and intermittency of compressed air on the output variables. The internal and external temperature of the polymer, chemical composition of the surface, topography and roughness, mass variation, hardness and microhardness were measured and analysed. Good adhesion was observed for ceramic particles, which could be found evenly on all blasted surfaces even after cleaning by ultrasound. The topographical appearance varied between the tests and also within each sample, with the presence of several macrographic defects in many of them, but with better regularity for polyamide. The bubbles, porosities and deformations caused great variations in the hardness of the material, and were observed in the samples submitted to the highest and average temperatures. The results indicate the need to optimize the process by adjusting the input variables in order to combine the deposition efficiency of the bioactive layer, already verified in the tests and pre-tests, with the maintenance or improvement of the substrate's mechanical properties. |
Keywords: | cerâmicas bioativas bioactive ceramics jateamento blasting process implantes poliméricos polymeric implants revestimentos coatings |
Area (s) of CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAO::PROCESSOS DE FABRICACAO, SELECAO ECONOMICA |
Subject: | Engenharia mecânica |
Language: | por |
Country: | Brasil |
Publisher: | Universidade Federal de Uberlândia |
Program: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Quote: | CAMPOS, Felipe dos Anjos Rodrigues. Desenvolvimento e validação de um sistema de jateamento com cerâmicas bioativas para a modificação de superfície de poliamida e de policarbonato. 2021. 124 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2021. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.322 |
Document identifier: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2021.322 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/32429 |
Date of defense: | 28-Jun-2021 |
Appears in Collections: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
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