Modyfikacja powłok DLC metodą implantacji jonów srebra

• Autorzy: Batory D. , Gorzędowski J. , Kołodziejczyk Ł. , Szymański W.

Warianty tytułu

EN

Modification of diamond-like carbon coatings by silver ion implantation

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Współcześnie wraz z rozwojem medycyny, w szczególności technik operacyjnych i zabiegów, następuje bardzo szybki postęp w dziedzinie biomateriałów. W dalszym ciągu istnieje potrzeba poszukiwania nowych materiałów o kontrolowanej biokompatybilności i określonych właściwościach użytkowych, które mogą poprawić komfort życia oraz przyśpieszyć proces leczenia pacjentów cierpiących m.in. na różnego rodzaju alergie. Nowoczesne technologie inżynierii powierzchni pozwalają na tworzenie nowych oraz modyfikowane już istniejących typów powłok, polepszając tym samym ich właściwości użytkowe oraz niejednokrotnie nadając nowe cechy, jak choćby właściwości antybakteryjne. Przykładem takiego materiału mogą być domieszkowane srebrem nanokompozytowe powłoki amorficznego węgla wytworzone na powierzchni stali AISI316LVM. Diamentopodobne powłoki węglowe wytworzono hybrydową metodą RFPACVD/MS (Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapor Depostion /Magnetron Sputtering). Powłoki następnie domieszkowano jonami srebra metodą implantacji jonów. Tak otrzymane podłoża badano pod kątem składu chemicznego, morfologii i topografii powierzchni, kąta zwilżania oraz właściwości mechanicznych. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują na znaczną poprawę wartości parametru H/E bez zmiany wyjściowej twardości powłoki węglowej oraz zmianę udziału składowej polarnej i dyspersyjnej swobodnej energii powierzchniowej przy zachowaniu hydrofilowych właściwości powłoki.

EN

Nowadays, the advances in medicine, in particular, surgical techniques, are followed by very vast grow of the biomaterials market. Thus, there is a tangible need for development of new materials with controlled bioactivity and certain useful properties that can improve the quality of life and the healing processes o fpatients suffering from various types of allergies. Modern technologies in surface engineering allow creation of new and modification of existing types of coatings, thereby improving their performance and often adding extra features, such as antibacterial properties. An example of such material may be nanocomposite silver doped carbon coating deposited on AISI 316LVMsteel. Diamond-like carbon coatings were prepared by hybrid RF PACVD/MS (Radio Frequency Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition / Magnetron Sputtering) deposition technique. Synthesized layers were subsequently doped with silver ions by means of the ion implantation method. Modified substrates were characterized in terms of chemical composition, morphology and surface topography, contact angle and mechanical properties. Results of this study show high value of H/E ratio for carbon and silver doped coatings and the evolution of the polar and dispersive component of surface free energy, while maintaining the hydrophilic properties of the coating.

Słowa kluczowe

PL

diamentopodobny węgiel; implantacja jonów; srebro; AlSl 316LVM

EN

AlSl 316LVM; diamond-like carbon; ion implantation; silver

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 14, no. 105
• Strony: 5--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Batory D.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Gorzędowski J.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Kołodziejczyk Ł.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

autor

Szymański W.

• Politechnika Łódzka, Instytut Inżynierii Materiałowej ul. Stefanowskiego 1/15, 90-924 Łódź

Bibliografia

• [1] European Market for Orthopedic Trauma Devices 2010 iData Research, Inc., 2010.
• [2] C. Valero Vidal, A. Igual Munoz: Electrochemical characterization of biomedical alloys for surgical implants in simulated body fluids. Corrosion Science 50 (2008) 1954-1961.
• [3] E. Skolek-Stefaniszyn, J. Kamiński, J. Sobczak, T. Wierzchon: Modifying the properties of AlSl 316Lsteel by glow discharge assisted low-temperature nitriding and oxynitriding Vacuum 85 (2010) 164.
• [4] S. Mitura , P. Niedzielski, B Walkowiak (eds). NANODIAM, New technologies for medical applications: studying and production of carbon surfaces allowing for controlable bioactivity. PWN, Warszawa.
• [5] F. Z. Cui, D J. Li: A review of investigations on biocompatibility of diamond-like carbon and carbon nitride films Surface and Coatings Technology, 131 (2000) 431-487.
• [6] D. Batory, J. Grabarczyk, W. Kaczorowski: Mechanical characterization of carbon-based layers onto UHDPE. Engineering of Biomaterials 76 (2008) 24-27.
• [7] J. Grabarczyk, D. Batory, P. Louda, P. Couvrat, I. Kotela, K. Bakowicz-Mitura: Carbon coatings for medical implants. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, 1-2 {2007) 107-111.
• [3] W. Jakubowski, G. Bartosz, P. Niedzielski, W. Szymanski. B. Walkowiak: Nanocrystalline diamond surface is resistant to bacterial colonization. Diamond and Related Materials, 13 (2004): 1761-1763.
• [9] W. Szymański, D. Batory, M. Cłapa, L. Klimek: Mechanical properties of a C:H/Ti layers on prosthodontic CoCr and NiCr alloys- Engineering of Biomatorials 85 (2009) 2-5.
• [10] D. Batory, J. Grabarczyk, W Kaczorowski: Mechanical characterization of carbon-based layers onto UHDPE Engineering of Biomaterials 76 (2008) 24-27.
• [11] D. Batory, T. Błaszczyk, M. Cłapa, S. Mitura: Investigation of anti-corrosion properties of Ti-C gradient layers manufactured in hybrid deposition system. Journal of Materials Science 10 (2008) 3385-3391.
• [12] F- R. Marciano. L F. Bonetti. L. V. Santos, N. S. Da-Silva. E. J. Corat, V.J. Trava-Airoldi: Antibacterial activity of DLC and Ag-DLC films produces by PECVD technique. Diamond Related Materials 18 (2009) 2010.
• [13] S.C.H. Kwok. W. Zhang, G. J. Wan, D. R. McKenzie, M. M. M. Bilek, P. K. Chu: Hemocompatibility and anti-bacterial properties of silver doped diamond-like carbon prepared by pulsed filtered cathodic vacuum arc deposition. Diamond Related Materials 16 (2007) 1353.
• [14] N M. Chekan, N. M. Beliauski, V. V. Akulich. L. V. Pozdniak, E. K. Sergeeva, A. N. Chernov, V. V. Kazbanov, V. A. Kulchitsky: Biological activity of silver-doped DLC films. Diamond Related Materials 18 (2009) 1006.
• [15] H. S. Zhang. J. L. Endrino, A. Anders: Comparative surface and nano-tribological characteristics of nanocomposite diamond-like carbon thin films doped by silver. Applied Surface Science 255 (2008) 2551.
• [16] H. W. Choi, J. H Choi, K R. Lee, J P. Ahn, K. H. Oh: Structure and mechanical properties of Ag-incorporated DLC films prepared by a hybrid ion beam deposition system. Thin Solid Films 516 (2007) 248.
• [17] D. K. Owens, R. C Wendt: Estimation of the surface free energy of polymers. Journal of Applied Polymer Science 13 (1969) 1741-1747.
• [18] G. M. Pharr, W. C. Oliver: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal of Materials Research 7 (1992) 613-617.
• [19] A. Leyland, A. Matthews: On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behaviour. Wear 246 1-2 (2000) 1-11
• [20] J. Musil, F. Kunc, H. Zeman, H. Polakova: Relationships between hardness, Young’s modulus and elastic recovery in hard nanocomposite coatings. Surface and Coatings Technology, 154 2-3 (2002) 304-313.
• [21] L. Cui, L. Guoqing, C. Wenwu, M. Zongxin. Z. Chengwu, W. Liang: The study of doped DLC films by Ti ion implantation. Thin Solid Films 475 (2005) 279-282.