Analiza wytrzymałościowa i odkształceniowa biomateriałów gradientowych przeznaczonych na implanty

• Autorzy: Migacz K. , Chłopek J.

Warianty tytułu

EN

Strength and strain analysis of gradient biomaterials assigned for medical implants

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

W pracy autorzy przedstawiają analizę wytrzymałościową i odkształceniową kompozytów gradientowych z kontrolowaną zmianą modułu Younga w warunkach symulowanego środowiska biologicznego. Zaprojektowane przy pomocy MES pięciowarstwowe kompozyty z PSU/CF 1D z gradientem otrzymanym poprzez zmianę udziału procentowego włókien (10, 15, 20, 30, 40%) po wstępnych testach wytrzymałościowych i odkształceniowych zostały umieszczone w płynie Ringera pod działaniem stałego obciążenia siłą P=1200N przez okres 56 dni. Co 14 dni wykonywano pomiary ultradźwiękowe, po okresie inkubacji próbki poddano badaniom wytrzymałościowym do 5000 N. Wyniki pomiarów wykazują przydatność materiału gradientowego PSU/CF 1D jako implantów dokręgosłupowych ze względu na ich dobrze dopasowany moduł Younga i odkształcalność do naturalnego krążka międzykręgowego człowieka. W kolejnym etapie badań zostanie wykonana analiza zmęczeniowa materiałów w celu określenia ich trwałości.

EN

In this article strength and strain analysis of gradient composites with controlled change of Young’s modulus in simulated biological environment was presented. Polysulfon/carbon fibers (PSU/CF) 1D composites with gradient of the content of PSU to CF (10, 15, 20, 30, 40 wt% of CF), built up of 5 layers were designed by using FEM. After preliminary strength and strain tests they were incubated in Ringer’s under the static load P=1200 N solution for 56 days. Ultrasonic measurements were made every 14 days. After incubation samples mechanical strength was tested with the load up to 5000 N. The obtained results show suitability of PSU/CF 1D gradient material for spine implants because of well – matched Young’s modulus and deformability to natural human intervertebral disc. As a next step of the research fatigue testing analysis will be done, in order to obtain materials’ durability.

Słowa kluczowe

PL

implanty; biomateriały; gradient

EN

implants; biomaterials; gradient

• Wydawca: Polish Society for Biomaterials in Cracow
• Czasopismo: Engineering of Biomaterials
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 12, no. 89-91
• Strony: 175--178
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., wykr.

Twórcy

autor

Migacz K.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów

autor

Chłopek J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki, Katedra Biomateriałów

Bibliografia

• [1] J. Chłopek, K. Migacz, P. Rosół, Wytrzymałość długotrwała kompozytów polimerowych stosowanych na implanty, Przegląd Lekarski nr 61, Wydanie specjalne s. 18 - 20; Inżynieria medyczna, 2004 (18-20).
• [2] J. Chłopek, P. Rosół, A. Morawska, Durability of polymers – ceramic composite implants determined in creep tests, Composites Science and Technology. 2006 vol. 66 s. 1615–1622.
• [3] R. Będziński, Biomechanika inżynierska, zagadnienia wybrane, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 1997.
• [4] Tylman D. Patomechanika bocznych skrzywień kręgosłupa, Warszawa 1972r
• [5] K. Migacz, J. Chłopek, Projektowanie biomateriałów gradientowych o założonych modułach Younga i ich analiza eksperymentalna, Inż. Biomat. 2008, 12-15.

Uwagi

Zakres stron na podstawie wersji drukowanej