Finite-element modeling of thin films deposited on the polyurethane substrate

• Autorzy: Major R. , Lacki P.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie metodą elementów skończonych zachowania warstw na podłożu poliuretanowym

• Konferencja: Symposium on Texture and Microstructure Analysis of Functionally Graded Materials SOTAMA-FGM (03-07.10.2004 ; Kraków, Poland)
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Segmented polyurethane (PU) is seen as a critical bio-material for clinical applications. This is due to the excellent combination of mechanical and elastic properties with bio-compatibility. However, the reported tendency to form micro-thrombuses as well as control of wettability makes it possible to apply the processes of surface engineering to modify the surface of implants. Pulsed laser deposition (PLD) has been selected to deposit titanium nitride (TiN) on PU due to possible deposition without PU substrate heating, leading to thermal degradation. The formation of the hard and brittle ceramic TiN coating can influence the rigid properties of the bulk material and the physico-chemical properties. They are related to the thickness of the deposited layer. It is necessary to apply an optimal thickness which does not diminish the rigidity of the device but enhances its behavior in the biological environment. The work presents a computer simulation realized with the ADINA program. The contribution of the TiN coating thickness to the implant rigid properties was simulated. Generally, three types of extortion conditions could be considered, namely short contact with surgery tool; long continuous contact with natural tissue; long cyclic contact with natural tissue. The authors focused in this work on the first type: short contact with surgery tool.

PL

Poliuretan segmentowany (PU) znajduje szerokie zastosowanie w medycynie. Stwierdzono jednakże tendencje do formowania się mikrozakrzepów i kontrolowaną zwilżalność. Stwarza to konieczność modyfikacji powierzchni poprzez naniesienie warstw. Do tego celu wybrano metodę osadzania laserem impulsowym (metoda PLD) do naniesienia azotku tytanu TiN na podłoże poliuretanowe (PU). Ze względu na to, że jest to proces niskotemperaturowy, możliwe było uzyskanie wysokiej jakości warstw bez degradacji podłoża. Wzrost grubości ceramicznej warstwy TiN może wpłynąć na zmianę sztywności i własciwości fizykochemicznych. te zmiany ściśle zależą od grubości osadzanej warstwy. Niezbędnym jest zastosowanie takiej grubości warstwy, która nie wpłynie na obnizenie właściwości mechanicznych i biologicznych i biologicznych elementu pokrywanego. W pracy przedstawiono symulację komputerową zachowania warstw w teście nanotwardości. W tym celu zastosowano program komputerowy ADINA. Przeprowadzono obliczenia dla różnych penetratorów, które w normalnych warunkach miałyby symulować kontakt z narzędziem.

Słowa kluczowe

EN

polyurethane substrate; finite element modelling; pulsed laser deposition

PL

poliuretan segmentowany; metoda elementów skończonych; metoda osadzania laserem impulsowym

• Wydawca: Institute of Metallurgy and Materials Science of Polish Academy of Sciences ; Committee of Materials Engineering and Metallurgy of Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Metallurgy and Materials
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 50, iss. 2
• Strony: 379--385
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Major R.

• Instytut metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. A Krupkowskiego, Polska Akademia Nauk, 30-059 Kraków, ul. Reymonta 25

autor

Lacki P.

• Politechnika Częstochowska, 42-200 Częstochowa, ul. Armii Krajowej 21

Bibliografia

• [1] B. Yin, W. Wang, Y. Jin, The application of component mode synthesis for the dynamic analysis of complex structures using ADINA; Computers & Structures 5/6,931-938 (1997) .
• [2] K. J. Bathe, J. Walczak, H. Zhang, Some recent advances for practical finite element analysis, Proceedings of the 9th ADINA Conference, June, 511-521 (1993).
• [3] D. Ma, K. Xu, J. He, Numerical simulation for determining the mechanical properties of thin metal films using depth-sensing indentation technique. Thin Solid Films 323, 183-187 (1998) .
• [4] X. Cai, H. Bangert, Finite-element analysis of the interface on hardness measurements of thin films, Surface and Coatings Technology 81, 240-255 (1996).
• [5] http://www.adina.com/