Wpływ bombardowania jonowego na odporność UHMWPE na zużycie

• Autorzy: Lipiński P. , Bieliński D. , Jagielski J.
• Konferencja: Seminarium Tworzywa Sztuczne w Budowie Maszyn (11 ; 2006 ; Kraków)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Polietylen o bardzo wysokim ciężarze cząsteczkowym (UHMWPE), przeznaczony do zastosowań biomedycznych: GUR 1020 i GUR 1050 (Perplas Medical Ltd., Wlk. Brytania), poddano bombardowaniu wiązką jonów: H[2^+], He[^+], Ar[^+] lub Ag[^+], o różnych energiach i dawkach. Praca przedstawia zmiany profilu mikromechanicznego (mikroindentacja) i morfologii (AFM, SEM) warstwy wierzchniej polietylenu zachodzące w wyniku bombardowania jonowego. Mechanizm modyfikacji oraz jej efekty badano przy użyciu spektroskopii FTIR-IRS, konfokalnej mikroskopii Ramana oraz mikroanalizy jądrowej. Uzyskane wyniki wskazują, iż wskutek radiolizy następuje wzrost twardości powierzchni, najprawdopodobniej spowodowany cross-polimeryzacją polietylenu. Zasięg modyfikacji ograniczony jest do głębokości penetracji jonów, która zależy od jego masy i reaktywności chemicznej oraz dawki i energii wiązki. Bombardowaniu jonowemu towarzyszy utlenianie, które wraz z rozwinięciem powierzchni odpowiada za hydrofilizację polietylenu. W wyniku modyfikacji tarcie i zużycie UHMWPE mogą zostać zredukowane nawet ponad dwukrotnie.

EN

Medical grade UHMWPE-s: GUR 1020 and 1050 (Perplas Medical Ltd., Wlk. Brytania), were subjected to ion beam bombardment with: H[2^+], He[^+], Ar[^+] or Ag[^+], of various energy and doses. The work presents changes to micromechanical profiles (microindentation) and surface morphology (AFM, SEM) of polyethylenes due to the treatment. Mechanism of the modification and its effects were studied by FTIR-IRS, confocal Raman microscopy and "nuclear depth profiling". Studies revealed that hardness of the surface layer increases due to radiolysis, probably leading to cross-polymerization of polyethylene. The depth of modification is limited to the penetration of ions, being dependent on ion mass and its chemical reactivity, applied dose and beam energy. The treatment is accompanied by oxidation, which together with a development of surface geometry is responsible for hydrofilization of polyethylene. Due to modification friction and wear of UHMWPE can be reduced even more than two times.

Słowa kluczowe

PL

bombardowanie jonowe; mikroindentacja; tarcie i zużycie; UHMWPE; warstwa wierzchnia

EN

friction and wear; ion bombardment; microindentation; surface layer; UHMWPE

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Mechanika
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 103, z. 6-M
• Strony: 329--334
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz.,

Twórcy

autor

Lipiński P.

autor

Bieliński D.

autor

Jagielski J.

• Instytut Technologii Polimerów i Barwników, wydział Chemiczny, Politechnika Łódźka

Bibliografia

• [1] Kurtz S., The UHMWPE Handbook, Academic Press, New York, 2004.
• [2] Dong H., Bull T., Surface Coating Technology 111 (1999), 29.
• [3] Bieliński D.M., Lipiński P., Ślusarski L., Grams J., Paryjczak T., Jagielski J., Turos A., Madi N.K., Surface Science 564 (2004), 179.
• [4] Nastasi M., Tesmer J., Ion Beam Analysis Handbook, Academic Press, New York, 1996.
• [5] Ślusarski L., Bieliński D.M., Affrossman S., Pethrick R.A., Kautsch. Gummi Kunstst. 51 (1998), 429.
• [6] Ferrari A.C., Robertson J., Physical Rev. B 61 (2000), 14095.