Електроосмотичний тиск у процесі нанесення біосумісного покриття на внутрішні поверхні наноструктурованої кераміки

Анотація

Обговорюється роль ефекту електроосмосу в процесі електро-хімічного нанесення біосумісного покриття на внутрішні поверхні пористої нано-структурованої кераміки - матеріалу, що використовується для виготовлення ендопротезів і імплантів в медицині.
Біосумісність ендопротезів і імплантів з людським тілом забезпечується нанесенням спеціального покриття на внутрішні та зовнішні поверхні матеріалу-основи. Загальновизнаною хімічною сполукою, що використовується для формування зазначеного покриття, є гідроксиапатит Ca10(PO4)6(OH)2. Полікомпонентні керамічні матеріали, з яких виготовляють основу ендопротезів і імплантів, зазвичай отримують традиційним методом порошкової металургії – спіканням, тобто витримкою суміші порошків при підвищеній температурі в умовах дії всебічного тиску. Отриманий у такий спосіб матеріал, є полікристалом. Окрім цього, в структурі такого матеріалу є певна кількість пустот у вигляді окремих пор або їх об'єднань (капілярів).
В роботі показано, що використання як матеріала для виготовлення імплантів нано-структурованих керамічних матеріалів з характерним середнім розміром структурних елементів (зерен, пор та їх скупчень) порядку ≈(10–9–10–7)м може зумовити більшу ефективність процесу електрохімічного нанесення біосумісного покриття на них, оскільки великий електроосмотіческій тиск, що виникає в капілярах, призводить до більшого ступеня заповнення пористої системи електролітом.
Величину електроосмотичного тиску можна збільшити шляхом підвищення напруженості діючого електричного поля або шляхом зменшення значення діелектричної проникності електроліту ε при введенні в електроліт додаткових хімічних добавок.
Максимальний ступінь заповнення порожніх каналів (капілярів) електролітом, а, отже, і ефективність нанесення біосумісного покриття на внутрішні поверхні кераміки при використанні електрохімічного методу, досягається при повній відкритості капілярної системи матеріалу.