Ученые НИЯУ МИФИ создали новую методику пайки композитной керамики и титана.
Данная технология улучшит надежность эндопротеза тазобедренного сустава, головка которого ранее могла трескаться под воздействием повышенных физических нагрузок.
Ключевая проблема таких протезов заключается в том, что подвижная головка, изготовленная из композитной керамики, устанавливается на ножку из титанового сплава, и поскольку керамика имеет низкую ударную прочность, то при высоких физических нагрузках, таких как прыжки, головка эндопротеза может повредиться.
Возможным решением данной задачи является внедрение металлической (титановой) втулки в головку эндопротеза, которая будет выполнять роль промежуточного элемента между керамической головкой и титановым стержнем, смягчая нагрузки. Однако это создает трудности с технологией пайки.
«На сегодняшний день единственным распространенным методом получения биосовместимых паянных соединений является пайка чистым золотом. Этот способ очень дорог, но гарантирует надежность, так как золото — благородный металл, и оно не подвержено коррозии в организме человека. Тем не менее, золото плавится при температуре 1065 градусов, а значит, пайка происходит на температуре около 1090 градусов, что является проблемой, поскольку при охлаждении конструкции керамика может треснуть», — объяснил представитель научной группы, доцент НИЯУ МИФИ Иван Федотов.
Разработка новой технологии пайки в МИФИ включает три основных этапа: создание насечек на поверхности керамической головки с помощью лазерной обработки, нанесение порошка гидрида титана на поверхность керамики и использование нового припоя, состоящего из титана, циркония и кобальта.
Новый припой значительно дешевле, а его температура плавления составляет 880 градусов, что значительно ниже, чем у золота, что снижает риск повреждения керамических компонентов в процессе пайки и их охлаждения.
По словам ученого, разработанная методика может быть использована для производства различных имплантатов, применяемых в организме человека, таких как зубные, зрительные или слуховые, а также при создании некоторых медицинских инструментов.
Фото: hi-tech.mail.ru