غیرفعال سازی سطحیسیم نیتینولفرآیندی است که شامل عملیات شیمیایی یا الکتروشیمیایی برای ایجاد مصنوعی یک لایه محافظ پایدار و متراکم از دی اکسید تیتانیوم (TiO2) روی سطح سیم آلیاژ نیکل{0}}تیتانیوم می‌شود و در نتیجه سطح را از حالت "فعال شیمیایی و مستعد خوردگی{{1}"به حالت "از نظر شیمیایی بی اثر" تبدیل می‌کند.
اصول اصلی سیم نیتینول
1. هنگامی که سیم حافظه شکل نیتینول به طور طبیعی در معرض هوا قرار می گیرد، به طور خود به خود یک لایه اکسیدی بسیار نازک (2-20 نانومتر) تشکیل می دهد.
2. با این حال، اگر این لایه طبیعی بیش از حد نازک، غیریکنواخت یا به راحتی آسیب می بیند، ممکن است همچنان در بدن انسان دچار خوردگی آهسته شود (به عنوان مثال، در حفره دهان یا جریان خون)، و یون های نیکل را آزاد کند (که به طور بالقوه می تواند باعث ایجاد آلرژی یا التهاب شود).
3. غیرفعال سازی مصنوعی سیم سوپرالاستیک نیتینول به فرآیندی اطلاق می شود که در یک محیط اکسید کننده قوی (شامل محلول های اسیدی، روش های الکتروشیمیایی یا دماهای بالا) انجام می شود که باعث اکسیداسیون ترجیحی تیتانیوم بر روی سطح می شود و در نتیجه یک لایه TiO2 ضخیم تر، متراکم تر و پایدارتر (از چند ده تا صد نانومتر) تشکیل می شود.
4. این فیلم به عنوان یک مانع عمل می کند، لایه زیرین را جدا می کند، از خوردگی جلوگیری می کند و به طور موثر در یون های نیکل قفل می شود.
اهداف غیرفعال سازی سطح سیم نیتینول
1. مقاومت در برابر خوردگی را به طور قابل توجهی افزایش دهید:
این ماده را قادر می سازد تا در برابر اثرات خورنده مایعات فیزیولوژیکی انسان، تعریق و محیط های اسیدی یا قلیایی مقاومت کند و در نتیجه عمر مفید دستگاه های پزشکی را افزایش دهد.
2. سرکوب رهاسازی یون نیکل (بحرانی ترین هدف):
رها شدن نیکل از سیم نیکل{0}}تیتانیوم را کاهش می‌دهد، در نتیجه خطر سمیت سلولی، واکنش‌های آلرژیک و التهاب را کاهش می‌دهد، در حالی که به طور همزمان زیست سازگاری را بهبود می‌بخشد.
3. بهبود خواص سطح:
عملیات غیرفعال سازی سطح سیم نیتینول را صاف تر می کند، اصطکاک را کاهش می دهد، چسبندگی سلول را تسهیل می کند و تمیزی سطح و مقاومت در برابر لکه را افزایش می دهد.
روش های متداول غیرفعال سازی سیم نیتینول
1. غیرفعال سازی شیمیایی (غوطه وری):
سیم های راهنمای نیتینول در محلول های حاوی موادی مانند اسید نیتریک، پراکسید هیدروژن یا اکسید کننده های اسیدی غوطه ور می شوند تا یک لایه اکسیدی روی سطح ایجاد کنند.
مزایا: ساده و کم هزینه-.
معایب: فیلم به دست آمده نسبتاً نازک است و یکنواختی آن به طور کلی متوسط است.
2. غیرفعال سازی الکتروشیمیایی (آنودیزاسیون)
سیم SMA Nitinol به عنوان آند در محلول الکترولیت (به عنوان مثال محلول‌های مبتنی بر اسید سولفوریک یا فسفات{2}) عمل می‌کند. با اعمال جریان الکتریکی می توان یک فیلم TiO2 یکنواخت و متراکم را به صورت کنترل شده رشد داد.
مزایا: ضخامت، ساختار و عملکرد فیلم قابل کنترل. چسبندگی قوی؛ اثر حفاظتی عالی؛ استاندارد اصلی در کاربردهای پزشکی
3. اکسیداسیون حرارتی (درجه حرارت بالا)
سیم ماهیچه ای نیتینول در هوا یا اتمسفر اکسیژن (300 تا 600 درجه) گرم می شود تا یک لایه اکسید ضخیم تشکیل شود.
مزایا: ساختار فیلم متراکم. مقاومت در برابر خوردگی عالی
معایب: ممکن است بر حافظه شکل و خواص فوق الاستیک آن تأثیر منفی بگذاردسیم نیتینول
4. فرآیند ترکیبی (معمولا استفاده می شود)
گردش کار عمومی: تمیز کردن → الکترو پولیش (صاف کردن سطح) → غیرفعال سازی (تشکیل فیلم) → آب بندی/خشک کردن.
فیلدهای کاربردی معمولی
1. آرچ وایرهای نیتینول ارتودنسی/فایل Nitinol Wire: مقاومت در برابر خوردگی در محیط دهان. پیشگیری از آلرژی به نیکل؛ کاهش اصطکاک در برابر براکت ها
2. سیم‌ها/کاتترهای راهنمای مداخله‌ای: ایمنی طولانی‌مدت-در داخل عروق. خواص ضد انعقادی؛ مقاومت در برابر شکستگی
3. استنت/انسداد: پایداری طولانی‌مدت- پس از کاشت در بدن. مقاومت در برابر خوردگی؛ جلوگیری از انتشار نیکل
4. دستگاه های ارتوپدی/پزشکی ورزشی: مقاومت در برابر خوردگی و زیست سازگاری افزایش یافته است.
به زبان ساده: انفعال شامل "لباس پوشیدن" استسیم نیتینولدر یک پوشش پایدار و محافظ از اکسید تیتانیوم، در نتیجه آن را ایمن تر، بادوام تر و برای استفاده در بدن انسان مناسب تر می کند.
مراجع:
| [1] | DUERIG T، PELTON A، STÖCKEL D. مروری بر کاربردهای پزشکی نیتینول [J]. علم و مهندسی مواد: الف، 1378، 273-275: 149-160. DOI:10.1016/S0921-5093(99)00294-4 |
| [2] | IMBENI V، MARTINI C، PRANDSTRALLER D، و همکاران. مطالعه مقدماتی سایش ساینده در مقیاس میکرو آلیاژ حافظه دار NiTi[J]. Wear, 2003, 254(12): 1299-1306. DOI:10.1016/S0043-1648(03)00092-9 |
| [3] | DUERIG TW، TOLOMEO DE، WHOLEY M. مروری بر طراحی استنت سوپرالاستیک[J]. درمان حداقل تهاجمی و فن آوری های متحد، 2000، 9 (3/4): 235-246. |
| [4] | TAKAMURA K، HAYASHI K، ISHINISHI N، و همکاران. ارزیابی سرطان زایی و سمیت مزمن مرتبط با ایمپلنت های ارتوپدی در موش [J]. مجله تحقیقات مواد زیست پزشکی، 1994، 28 (5): 583-589. DOI:10.1002/(ISSN)1097-4636 |
