האבולוציה המהירה של ננוטכנולוגיה פתחה יכולות יוצאות דופן עבור טיטניום, מתכת כבר זכתה לגיבוי שלה, דחיסות נמוכה, והתנגדות קורוזיה טארגון טארגון טארגון, על ידי ציפויי פני השטח של הנדסה בקנה מידה ננומטר, חוקרים ומהנדסים מסוגלים כעת לשפר באופן דרמטי את הביצועים של ננומטרים קריטיים, אפילו לא ניתן עם טיפולים על פני השטח המתקדמים יותר.

המדע מאחורי הטיטאניום ננוטינג

כדי להבין מדוע ננומטר טיטניום מספקים שיפורים משמעותיים של נכסים משטח, חשוב להעריך כיצד התנהגות חומרית משתנה ב nanoscale. כאשר עובי של ציפוי ניגש הנתיב החופשי של אלקטרונים או גודל גרגר של החומר, אפקטים קוונטיים ואפקטים על פני השטח לנפחים גבוהים מגיעים לשחק.

ננווטים על טיטניום מופקדים בדרך כלל באמצעות מחיקה פיזית או כימית (PVD, CVD), זיהום אלקטרופורטי, או תהליכים סולמות-גל.כל טכניקה מציעה יתרונות נפרדים לשליטה על עובי, הרכב, מיקרו-מבנה ודבקות.

המונחים:PVD

שיטות PVD, כגון sputtering ו אלקטרון-beam evaporation, כרוכות ב vaporizing חומר מוצק בחדר ואקום ו condensing אותו על תת-המבנה titanium. Ion-assisted PVD ו-Nansated יישומים חדשים על צפיפות סרט וכבדות לחץ. for titanium nanocoatings, PVD יכול להפקיד שכבות של טיטניום של טיטניום (NFide) ניטמיד) ניטמידוריד (NF) ניטמידוריד 10 ניטמיד (NF) ניטמיד) ניטראלי) ניטמיד (NL) ניטראלי) ניטראלי (NINEFlasticial) ניטמיד (NINEF) ניטראלי) ניטריד (NLIDLCDLCDEFL) עם תכונות מכניות) ו-Fide (NLIDLCide) עם ניטראליות) עם ניטראליות גבוהה יותר (NLIDLCDLCDLCDLCDLCST) ו-D) ניטראליות גבוהה יותר (NINEFlasticial מוגברת של פחמן חזק יותר (NL) ניטריד פחמן

המונחים: CVD

CVD משתמשת בתגובות כימיות של מבשרי גז כדי ליצור סרט מוצק על פני השטח טיטניום.פלאסמה-enhanced CVD (PECVD) מאפשר טמפרטורות פיזור נמוך יותר, אשר הוא יתרון עבור ⁇ טיטניום רגישות חום רגישה סגסוגת CVD יכול לייצר ציפויים תואמים מאוד על גאמטריות מורכבות, מה שהופך אותו מתאים עבור משטחים פנימיים של שתלים רפואיים או משטח אווירי אקלים לאחרונה - אטומי - אטומי - טמפרטורות חד-פעמיות - אטומיות - 0D)

⁇ אלקטרופורטית (EPD)

EPD כרוך בהשעות חלקיקים טמאים טנו-חלקיקים מואשמים בנוזל וביישום שדה חשמלי כדי להפקיד אותם על תת-קרקעית טיטניום מוליכים.טכניקה זו היא יעילה, מהירה, ויכולה לייצר ציפויים עם נקבוביות מבוקרת ומורמוולוגיה. EPD הוא שימושי במיוחד עבור להפקיד ננומטרים קרמיקה רדיואקטיביים כגון הידרוקסיפטיטיס על שתלים טיטניים, קידום אוסוגניציה המכילה גם את החוקרים.

תהליכי Sol-Gel

שיטת sol-gel משתמשת במבשרים כימיים העוברים הידרוליזה ו condensation כדי ליצור sol קולואידאלי, אשר לאחר מכן מוחל על titanium על ידי dip-coating או ספינ-coating. לאחר טיפול יבש תרמי, תחמוצת דחוס או מעכב אורגני-in אורגני-inorganic nanocoating תוצאות.il-Gygel יכול להיות מותאם עם תוספים פונקציונליים כדי לספק קורוזיה, הגנה, הגנה corrosic, או קירור, כגון קירור, או קירור עצמי.

תוצאות חיפוש עבור Titanium Nanocoatings

על ידי יישום טכנולוגיות ננו-קוטינג אלה, משטח טיטניום לצבור חבילת תכונות משופרות קריטיות לסביבות תובעניות.למטה אנו בודקים את השיפורים המשמעותיים ביותר בפירוט.

הגדלת הרדיות והלבושות

(הופנה מהדף ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

המונחים: Corrosion Resistance

טיטניום באופן טבעי מהווה שכבת תחמוצת פסיבית (TiO2) המספקת התנגדות קורוזיה טובה, אבל בסביבות קשות - כגון מים ים, פתרונות חומציים, או נוזל גוף בלבוש גבוה - שכבה טבעית זו יכולה לפרק. ננואידים כגון תחמוצת טטיום (Titanium oxides) של nanotubes, nitride טנטלומטרד, או phoeneoxidesects משטח ו-Cretacy, בהשוואה ל-coic ביצועים ננואידים אחרים.

שיפור ביו-תחרותיות ו- Osseointegration

עבור שתלים רפואיים, תכונות פני השטח של טיטניום מכתיבים כיצד תאי העצם מדביקים ולהגדיל.ננווידויים של סידן פוספט, הידרוקספיטיט, או זכוכית ביואקטיבית מעוררים היווצרות העצם ומזרזים ריפוי.שטח פני השטח הגבוה של ציפויים nanostructured גם מקדם מודעות חלבונים ודלקת תאים גבוהה יותר מאשר מחקרים הוכיחו כי שתלים טיטניום עם ספקטרום של T2 צינורות להשיג FLT%:30% לדלקת העצם עם זיהומים, לעומת 6 שבועות לאחר זיהומים מקומיים.

נכסים אנטי-מיקרוביאליים

זיהומים מוצפנים הם דאגה עיקרית עבור שתלים רפואיים.טיטאניום ננוקלים יכול לשלב כסף, נחושת, או חלקיקים תחמוצת אבץ כי לשחרר תות מתכת להרוג חיידקים.פחמן דמויי יהלום (Ag-DLC) ציפויים מופעלים גם על ידי ננו-תיקים מתקדמים (FLT:0Staphyloccus aureusFLTs 1 ו-Flig2 שבועות:2cating) להבטיח פעילות אנטי-Ficligicialg.comlig.comlig.

יישומים בתעשיות

התכונות המוגברת של משטח מופעלות על ידי ננוקוינגס טיטניום הרחיבו את השימוש של titanium ליישומים הדורשים עמידות קיצונית, אמינות ופונקציונליות מיוחדת.

שתלים רפואיים

טיטניום הוא החומר של בחירה עבור שתלים אורתופדיים ורפואת שיניים, אבל ההצלחה ארוכת הטווח שלה תלויה באינטגרציה של עמוד השדרה והתנגדות לזיהום.ננקוינגס של סידן פוספט, hydroxyapatite, וכוס ביואקטיבית עכשיו מוחלת באופן שגרתי על ידי הירקדות הירך, החלפת הברך, ומברגי כסף LT:0-6AlV-4 נובעים עם סגסוגת מופחתת משמעותית של ננו-Ficulating.

המונחים: space Components

מהנדסים אוויריים מעריכים טיטניום ביחס גבוה במשקל והתנגדות לטמפרטורות גבוהות.עם זאת, ללבוש ציוד נחיתה, להבים טורבינות, ומבצעים הידראוליים יכולים להגביל את חיי השירות. ננוקוינגס כגון TiN, TiAlN, ו DLC החל על מנת למנוע דחיסות טיטניום להפחית את החיכוך והשחיקה, שיפור יעילות הדלק של חיל האוויר האמריקני חקר יש ננוטר עם שכבות מרובות של סוללות טיטניום, אשר משלבות קרמיקה, עם סוללות קרמיקה, עם סוללות קרמיקה.

מכונות תעשייתיות

בעיבוד כימי, שמן וגז, ודור כוח, ציוד טיטניום חייב לעמוד נוזלים קורוזיים חלקיקים abrasive. ננוקוסים של טנטלום, niobium, או תחמוצות נדיר של אדמה מוחלים על כורים, חילופי חום, ושסתום כדי להאריך את חיי השירות.

ציוד ימי

ריאה מים קורוזיה היא אתגר מתמשך עבור מדחפים ימיים, פירים, ומזרזים תת-ימיים.העברות הטבעית של טיטניום מועצמת על ידי ננוקוטינג של TiO2 או Cr2O3 שהופקדו באמצעות הצטברות אלקטרוליטית פלזמה (PEO) לעבודה אחרונה מאוניברסיטת מלטה הראה כי PEO-טופד טיטניום מלאכותי עם תחמוצת היברידית היברידית היברידית חד-חמצני בעלת ציפוי אלקטרוליטי, אשר הציגה מימיים קשים, אשר מכיל גם כן, לאחר אטומים של 90 ימים של מאובנים קשים, לאחר LTF:

אתגרים ומגבלות

למרות ההישגים המרשימה, מספר אתגרים נותרו לאימוץ נרחב של ננוסקופיה טיטניום.

אחריות וממשק

מתח לקוי בין ננוטינג לבין תת-קרקעית טיטניום יכול להוביל לדיכאון תחת לחץ מכני או רכיבה תרמית. הבדלים ב coefficients של התרחבות תרמית, כמו גם מתחים שאריות מן המחיקה, יש לנהל בזהירות. מתווכים שכבות (למשל, תחמוצת טיטניום דק) ומשטח מבוקר הם אסטרטגיות מגרות נפוצות.

אחידות ו Scalability

הפחתת ננו-קוינגס אחידים על מרכיבים גדולים, מורכבים, עדיין קשה מבחינה טכנית.טכניקות כמו ALD להציע אחידות מעולה אבל הם איטיים ויקרים. CVD ו- PVD דורשות תאי ואקום המגדירים את גודלם. תהליכים לא יעילים לגלגלים מפותחים לציפוי מתמשך של גלי טיטניום, אבל כיסוי קונפורטיבי לשלושה חלקים הוא עדיין תחום מחקר פעיל.

עלויות ועומס

ייצור ננו כרוך לעתים קרובות בציוד יקר, מבשרי טיהור גבוה, וזמני מחזור ארוכים. עבור יישומים תעשייתיים רבים, ניתוח עלות-תועלת חייב להצדיק בבירור את ההשקעה.עם זאת, כמו טכנולוגיה בוגרת וביקוש גדל, כלכלות של קנה מידה הם צמצום עלויות. שיטות ההנעה היברידית המשלבות טכניקות מהירות יותר (למשל, EPD) עם שלבים חותמת סופי מציעים גישה מאוזנת.

שיקולים סביבתיים ובטיחות

כמה תהליכים של קידוד משתמשים במבשרים רעילים או מייצרים פסולת מסוכנת.לדוגמה, CVD לעתים קרובות משתמש בלוויית מתכת או או או אוניבומטיק הדורש טיפול זהיר.יתר על כן, השחרור לטווח ארוך של חלקיקים מ nanococookatings מחוקים מעוררים שאלות אקולוגיות.מחקר לפתירות ירוקות ומחזור סגור הוא בדרך לצמצום החששות האלה.

כיוונים עתידיים וחדשנות מתפתחת

השדה של ננוגני טיטניום ממשיך להתפתח במהירות, עם כמה כיוונים מבטיחים באופק.

« « קידוד עצמי

בהשראת מערכות ביולוגיות, צינורות עצמי יכול לתקן באופן אוטומטי סדקים או שריטות. עבור טיטניום, ציפויים אלה משלבים microcapsules מלא סוכן ריפוי (למשל, מעכבי קורוזיה או מונומרים) כאשר הנזק מתרחש, כמוסות קרע למלא את הפגם, לשחזר תכונות האחרונות הוכיחו עצמו של עד 90% של שריטות המקוריות לאחר פגיעה.

קידוד חכם ואחראי

ננו-הננות עתידיות עשויות לחוש שינויים בסביבה – כגון pH, טמפרטורה או מתח – ולהגיב על ידי שחרור תרופה, שינוי צבע, או שינוי אנרגיית פני השטח.עבור תרופות ספורט, ציפוי שתל טיטניום חכם יכול לשחרר תרופות נוגדות דלקת רק כאשר pH מקומי מציין זיהום.

Multifunctional Nanocomposite Layers

שילוב של פונקציונליות מרובות nanocoating יחיד הוא מטרה עיקרית.לדוגמה, ציפוי ירכיים טיטניום עשוי במקביל לקדם צמיחה העצם (hydroxyapatite), למנוע זיהום (silver nanoparticles), ולהפחית חיכוך (DLC-by-layer) מאפשר ערימה מדויקת של חומרים עם תפקידים משלימים. Advances בלמידה וניסוי גבוה באמצעות חישוב הם מאיץ הגילוי של ציפוי אופטימלי של הציפוי ההרכב האופטימלי.

דרישות סביבתיות ואנרגיה

ננוגני טיטניום נחקרים גם עבור פיזור מים פוטו-קטליטי (כדי לייצר מימן), משטחים מנקה עצמית, ואלקטרודות supercapacitor.

מסקנה

התקדמות ב- titanium ננו-coatings הופכת מתכת שכבר הייתה מסוגלת מאוד לתוך פלטפורמה חומרית עם תכונות משטח חסרות תקדים. באמצעות טכניקות כגון PVD, CVD, זיהום אלקטרופורטי, עיבוד סולמות-גל, מהנדסים יכולים להתאים קשיחות, ללבוש התנגדות, הגנה קורוזית, הגנה על בנייה גמישה, פעילות אנטיביאלית עם דיוק ננומטר.