Obróbka powierzchniowa biomateriałów tytanowych

W pracy przedstawiono podstawowe biomateriały tytanowe, ich właściwości, metody badania powierzchni oraz przede wszystkim techniki modyfikacji prowadzące do wytworzenia ulepszonej powierzchni o nowym biozgodnym składzie chemicznym i biozgodnych właściwościach. Opisano powłoki tlenkowe, azotkowe, fosforanowe, a także techniki ich wytwarzania. Książka jest wynikiem przeglądu literatury ogólnoświatowej dotyczącej tematu modyfikacji powierzchni biomateriałów tytanowych uzyskanych przez różnych autorów oraz instytucje i wdrożonych do produkcji. Zaprezentowane osiągnięcia elektrochemicznej modyfikacji powierzchni biomateriałów w znacznej części oparte są na wynikach badań prowadzonych w ostatnich latach w Instytucie Inżynierii Materiałowej Politechniki Poznańskiej. Publikacja może stanowić źródło wiedzy dla osób zajmujących się produkcją i użytkowaniem biomateriałów oraz implantów, dla kadry naukowej uczelni oraz studentów kierunków inżynieria materiałowa i inżynieria biomedyczna, a także dla wszystkich interesujących się tematyką biomateriałów, inżynierii powierzchni i inżynierii materiałowej.

Spis treści
Przedmowa 7
1. Wstęp 9
1.1. Biomateriały metalowe 9
1.2. Tytan jako biomateriał 11
1.3. Technologie wytwarzania implantów tytanowych 16
1.4. Warstwy powierzchniowe na implantach 23
Literatura 26
2. Biomateriały tytanowe i wytwarzane na nich warstwy powierzchniowe 28
2.1. Tytan, jego stopy i związki 28
2.1.1. Tytan i stopy tytanu o strukturze ? 28
2.1.2. Stopy tytanu o strukturze ? + ? 35
2.1.3. Stopy tytanu o strukturze ? 40
2.1.4. Stopy nanokrystaliczne tytanu 44
2.1.5. Porowaty tytan i jego stopy 46
2.1.6. Kompozyty tytan?ceramika 47
2.2. Warstwy powierzchniowe na tytanie i jego stopach 48
2.2.1. Tlenki 48
2.2.2. Azotki 53
2.2.3. Fosforany 55
2.2.4. Powłoki diamentopodobne 59
Literatura 61
3. Powierzchnia biomateriałów 65
3.1. Budowa i wymagania powierzchni biomateriałów 65
3.2. Metody charakteryzacji powierzchni biomateriałów 67
3.2.1. Struktura i mikrostruktura 67
3.2.1.1. Dyfrakcja rentgenowska 67
3.2.1.2. Mikroskopia optyczna 69
3.2.1.3. Transmisyjna mikroskopia elektronowa 71
3.2.2. Morfologia powierzchni 73
3.2.2.1. Skaningowa mikroskopia elektronowa 73
3.2.2.2. Mikroskopia sił atomowych 75
3.2.2.3. Mikroskopia fluorescencyjna i konfokalna 78
3.2.2.4. Profilometria 80
3.2.3. Skład chemiczny powierzchni 82
3.2.3.1. Podstawy zjawisk powierzchniowych 82
3.2.3.2. Spektroskopia fotoelektronów 84
3.2.3.3. Spektroskopia masowa jonów wtórnych 86
3.2.4. Właściwości użytkowe powierzchni 87
3.2.4.1. Właściwości mechaniczne 87
3.2.4.2. Porowatość 92
3.2.4.3. Odporność korozyjna 95
3.2.4.4. Zwilżalność 99
3.2.4.5. Biozgodność 101
Literatura 103
4. Modyfikacja powierzchni biomateriałów tytanowych 106
4.1. Wprowadzenie 106
4.2. Typy powierzchni implantów tytanowych 110
4.3. Trawienie chemiczne 116
4.3.1. Podstawy procesu 116
4.3.2. Właściwości powierzchni 117
4.4. Polerowanie elektrochemiczne 121
4.4.1. Podstawy procesu 121
4.4.2. Właściwości powierzchni 122
4.5. Utlenianie anodowe 125
4.5.1. Podstawy procesu 125
4.5.2. Właściwości powierzchni 126
4.6. Osadzanie elektrochemiczne 148
4.6.1. Podstawy procesu 148
4.6.2. Właściwości powierzchni 148
4.7. Azotowanie 159
4.7.1. Podstawy procesu 159
4.7.2. Właściwości powierzchni 161
4.8. Chemiczne osadzanie z fazy gazowej 170
4.8.1. Podstawy procesu 170
4.8.2. Właściwości powierzchni 172
4.9. Fizyczne osadzanie z fazy gazowej 176
4.9.1. Podstawy procesu 176
4.9.2. Właściwości powierzchni 176
4.10. Natryskiwanie plazmowe 180
4.10.1. Podstawy procesu 180
4.10.2. Właściwości powierzchni 181
4.11. Implantacja jonów 188
4.11.1. Podstawy procesu 188
4.11.2. Właściwości powierzchni 189
4.12. Piaskowanie 191
4.12.1. Podstawy procesu 191
4.12.2. Właściwości powierzchni 192
4.13. Osadzanie biomimetyczne 194
4.13.1. Podstawy procesu 194
4.13.2. Właściwości powierzchni 195
4.14. Zol-żel 199
4.14.1. Podstawy procesu 199
4.14.2. Właściwości powierzchni 200
4.15. Laserowe metody przyrostowe 201
4.15.1. Podstawy procesu 201
4.15.2. Właściwości powierzchni 203
Literatura 206
5. Perspektywy rozwoju powierzchni biomateriałów ? podsumowanie 217