اعلام جامعة بابل | مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل

مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل

نشر بواسطة : نورا كاظم بيرماني

تاريخ الخبر : 16/6/2024

عدد المشاهدات : 650

مناقشة اطروحة دكتوراه في هندسة مواد بابل
ناقش قسم هندسة المعادن في كلية هندسة المواد\ جامعة بابل اطروحة ( الباحثة براء حسن هادي محمد الخاقاني ) التدريسية في قسم هندسة المعادن في الكلية وبحضور الاستاذ الدكتور عبد الرحيم كاظم الفتلاوي عميد الكلية ومعاونيه وعدد من رؤساء الاقسام العلمية والتدريسيين والموظفين عن اطروحتها الموسومة:
(( تحسين الخصائص السطحية لسبائك المغنيسيوم لتطبيقات الطب الحياتي ))
Improved Surface Properties of Magnesium Alloys For Biomedical Applications
اشرف على الا طروحة: الاستاذ الدكتورة نوال محمد داوود
رئيس لجنة المناقشة: الاستاذ الدكتور جاسم محمد سلمان المرشدي
خلاصة الاطروحة:
شهدت المواد الحياتية تطورا كبيرا في العقود القليلة الماضية. فلقد فتح المغنيسيوم (Mg) وسبائكه التي لها القدرة على التحلل الحيوي دون إنتاج منتجات ضارة نطاقًا واسعًا من الاستخدامات في صناعة الطب الحيوي، بما في ذلك تطبيقات الدعامات العضلية الهيكلية وجراحة العظام والقلب والأوعية الدموية. هذا العمل يبحث امكانية التحكم في معدل التحلل وكذلك تحسين مقاومة التآكل وسلامة الخواص الميكانيكية لسبائك المغنيسيوم الجديدة القابلة للتحلل الحيوي عبر طريقتين. أولاً، تتضمن المعالجة الحرارية (التلدين بدرجات حرارة مختلفة وتغير وقت التلدين). الطريقة الثانية , تطبق طلاء متعدد الطبقات ذاتي الشفاء باستخدام طلاء التحويل الكيميائي. تمت دراسة بعض الخصائص الميكانيكية مثل (صلابة فيكرز الدقيقة، اختبار الانضغاط ، قوة الترابط) كما تم فحص توصيف السبيكة بالتليين وبدون التلدين باستخدام اختبارات XRF، XRD، ووصف الشكل الخارجي للسبيكة بواسطة اختبارات SEM وEDS. بينما تم دراسة خشونة السطح وسمك طبقة الطلاء بواسطة اختبار AFM. تمت دراسة سلوكيات التآكل بعدة طرق منها (اختبار PDP واختبار EIS) بالإضافة إلى التحكم في معدل التحلل بثلاث طرق (معدل فقدان الكتلة، تصاعد غاز الهيدروجين، وتغير PH المحلول). وأخيرا، شملت الاختبارات البيولوجية المدروسة (السمية الخلوية، النشاط الحيوي في المختبر، مضاد للبكتريا ، وقابلية البلل). ومن النتائج التي تم الحصول عليها من العمل الحالي أن إضافة عنصر Nd أدى إلى تحسن واضح في الخواص الميكانيكية حيث تزداد مقاومة الخضوع من 20.9 إلى 110 MPa لتصبح قريبة من مقاومة الخضوع للعظم الطبيعي وقيمة UTS هي MPa 120 ، بالإضافة إلى أن معامل المرونة GPa 42 قريب جدًا من معامل مرونة العظم، مما يقلل من حدوث ظاهرة stress-shielding او تركيز الإجهاد في منطقة اكثر من الاخرى. تزداد الصلابة أيضًا بعد معالجة التلدين من 62.1 إلى 125 HV . تُظهر صور اختبار SEM تكوين الاطوار( Al2Nd , Al12Mg17 وNd3Al) في قاعدة ألفا المغنيسيوم عند قوى تكبير مختلفة. تميزت السبيكة بأن تركيب السبيكة أملس ومتجانس بعد التلدين عند درجة حرارة 350 درجة مئوية لمدة 3 ساعات. كما تم إجراء اختبار XRD للعينات بعد الطلاء لكل طبقة على حدة، حيث ظهرت المركبات والأطوار التي تشكل طبقات الطلاء المطلوبة عند قيم 2?. كما تم إجراء فحص EDS للأسطح بعد الطلاء لكل طبقة للتأكد من كمية العناصر الموجودة في سطح السبيكة بعد طلاءها. تمت دراسة مورفولوجيا سطح السبيكة المعالجة والمطلية باستخدام اختبار AFM لتحديد خشونة السطح. وقد وجد أن الخشونة تتحسن وتتغير من (151.1 إلى 214.8) نانومتر للعينات (AN21، AN21\ZCCP) على التوالي، بحيث تصبح العينات المطلية أعلى في الخشونة مقارنة بالسبيكة المعالجة غير المطلية. تمت دراسة خصائص التآكل للسبيكة المعالجة بالحرارة والمطلية باستخدام اختبار PDP، وتم تسجيل القراءات من منحنى استقطاب تافل. ووجد أن معدل التآكل يتناقص بعد المعالجة الحرارية ويصبح أفضل ما يمكن عند الطلاء بطبقات متعددة، حيث كانت مقاومة الاستقطاب RP :
AN21\Mg(OH)2 ? AN21\MgF2 ? AN21\ZCCP ? سبائك التلدين
بعد المعالجة الحرارية يصبح السطح أملس مما يقلل من فرصة تكون الخلايا الكلفانية مما يقلل من معدل التآكل كما أظهرت نتائج اختبار EIS أن أفضل مقاومة للتآكل في وجود اهتزازات السبيكة بعد طلاءها حيث ان مقاومة المحلول RS كانت :
AN21\Mg(OH)2 ? AN21\MgF2 ? AN21\ZCCP ? سبائك التلدين
أما بالنسبة لسلوك التحلل، فقد ثبت أن السبيكة المطلية تعمل على تحسين معدل التحلل، ويمكن التحكم في فترة بقاء السبيكة في جسم الإنسان حتى الانتهاء من بناء الخلايا والتعافي التام. كان معدل التحلل بطريقة فقدان الكتلة للسبائك المطلية هو أفضل ما يمكن في المحاليل المختلفة، حيث كان M.R:
AN21\ZCCP ? AN21\MgF2 ? AN21\Mg(OH)2 ? سبائك التلدين
يتناقص معدل التحلل بتصاعد غاز الهيدروجين للسبيكة المطلية ويتغير من (2.15 إلى1.52) ml.cm-2.d-1 وتتغير قيمة PH للمحلول نتيجة تحلل المغنسيوم والذوبان من السبيكة، يتغير من 7.4 إلى 8.3 للسبيكة بعد المعالجة الحرارية، ويتغير من 7.4 إلى 7.83 للسبيكة للسبائك المطلية بطبقة متعددة الطبقات. كما أثبتت النتائج أن السبيكة المطلية غير سامة ولها توافقية عالية جداً في جسم الإنسان، بالإضافة إلى نشاطها الحيوي في المختبر في إنتاجHA (هيدروكسيبتايت) والمساهمة في تكوين الخلايا لتسريع عملية الشفاء. بالإضافة إلى ذلك، يتمتع الطلاء بمقاومة عالية جدًا لنمو البكتيريا، حيث وجد أن البكتيريا لا تتراكم حول السبيكة المطلية، لذلك تتمتع السبيكة بأفضل مقاومة للبكتيريا بعد طلائها بطبقة ZCCP.

جنان العبيدي
تصوير احمد حسين