Chuẩn bị bề mặt mẫu hợp kim Ti6Al4V và thiết bị phún xạ magnetron Univex 400 tại Viện Khoa học vật liệu

Nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Vật liệu - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã đạt được thành công trong việc nắm bắt công nghệ chế tạo màng phủ TiN trên hợp kim titan y sinh (Ti6Al4V) thông qua phương pháp phún xạ magnetron và sử dụng kỹ thuật xử lý siêu âm bề mặt để cải thiện các tính chất của màng phủ này. Đây là một thành tựu mới trong lĩnh vực nghiên cứu vật liệu, mang lại hướng đi mới trong ngành chấn thương chỉnh hình và có tiềm năng mở rộng ứng dụng cho các lĩnh vực khác.

Vật liệu cấy ghép đóng vai trò quan trọng trong lĩnh vực chấn thương và chỉnh hình bằng cách thay thế các phần bị hỏng trong cơ thể, cải thiện chất lượng cuộc sống và kéo dài tuổi thọ của bệnh nhân. Hợp kim titan và titan đều thể hiện những ưu điểm nổi bật về tương thích sinh học và tính chống ăn mòn, là lựa chọn phổ biến nhất trong y học.

Trong số các hợp kim titan, Ti6Al4V là một trong những loại tiêu biểu được sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, sự giải phóng các ion và chất độc hại trong quá trình sử dụng có thể gây ra viêm nhiễm và thay đổi màu sắc các mô xung quanh. Vì vậy, việc phát triển màng phủ cho hợp kim Ti6Al4V với khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn và đảm bảo tính chất cơ học là vô cùng quan trọng.

Màng phủ TiN đã được phát triển trong nhiều năm qua để ứng dụng trong các chi tiết cấy ghép, giảm bào mòn và ngăn chặn thôi nhiễm ion kim loại. Tuy nhiên, phương pháp truyền thống để sản xuất màng phủ này thường dẫn đến các khuyết điểm cấu trúc và lỗ xốp, hạn chế tính chất cơ học và hóa lý của chúng.

Gần đây, kỹ thuật xử lý siêu âm bề mặt đã được áp dụng để cải thiện các tính chất của màng phủ TiN như độ cứng và khả năng chống mài mòn. Kết quả nghiên cứu đã chứng minh rằng, sau khi xử lý bề mặt bằng siêu âm, màng TiN đã có độ mịn hơn và mật độ tốt hơn, cải thiện khả năng chống ăn mòn và mài mòn.

TS. Lương Văn Đương, người đứng đầu dự án, cho biết rằng việc cải thiện các tính chất của màng phủ TiN có thể làm tăng tuổi thọ của các chi tiết cấy ghép. Thành công này cũng mở ra cơ hội cho việc ứng dụng rộng rãi màng phủ nitrua trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Tuy nhiên, việc tiếp tục nghiên cứu và thử nghiệm để đánh giá khả năng tương thích sinh học là cần thiết để đảm bảo ứng dụng thực tế của công nghệ này. Do đó, nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ tiếp tục phát triển dự án này trong tương lai.

Mô hình thiết bị phún xạ chế tạo màng TiN

Ảnh hiển vi điện tử quét bề mặt của màng TiN tại lưu lượng khí khác nhau: a) 10 sccm; b) 15 sccm; c) 20 sccm; d) 25 sccm; e) 30 sccm.