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dc.contributor.authorOliveira, Thiago Patrício de
dc.date.accessioned2018-04-02T20:05:25Z
dc.date.available2018-04-02T20:05:25Z
dc.date.issued2015-12-10
dc.identifier.citationOLIVEIRA, Thiago Patrício de. Comportamento mecânico de poli(éter-éter-cetona) revestida com hidroxiapatita por aspersão plasma para uso em implantes cirúrgicos. 2015. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2015. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9643.*
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/9643
dc.description.abstractThe remarkable advances in scientific research of materials for ever demanding service requirements has led to novel developments of biomaterials, especially in the field of surgical implants. In this field, the semi-crystalline thermoplastic PEEK (poly-ether-ether-ketone) has been selected as one of the most suitable for orthopaedic applications. Due to its excellent short and long term mechanical properties and also associated to its elastic modulus compatibility with that of the human bone, the polymer safely fulfills the mechanical and biological requirements for injection moulded implants with complex design. However, as also verified with metallic implants, the PEEK osteointegration is slow and, therefore, can be enhanced with bioactive ceramics coatings of hydroxyapatite (HA), obtained mostly using plasma spray technique. However, as the high temperatures related to the plasma process can impair significantly its mechanical performance, this study aims to investigate the influence of the plasma spray process on the mechanical fatigue behaviour of injection moulded PEEK coated with HA. Using mechanical test specimens with three distinct treatments: (i) PEEK as molded, (ii) PEEK with thermal plasma shock and (iii) HA plasma coated PEEK, several characterization techniques, which include X-ray diffraction, differential scanning calorimetry (DSC), short-term tensile and flexural tests, dynamic-mechanical thermal analysis (DMTA) and deformation-controlled flexural fatigue tests were performed. The quality of HA coating was considered adequate, as identified by X-ray and SEM analysis. The experimental data on the main mechanical characterization of HA coated PEEK, demonstrated that the plasma treatment contributes to a significant increase in the short-term flexural elastic modulus and strength properties and also reduces the stress relaxation rate (residual stress) during the fatigue cycling up to one million cycles. These increases in the flexural stiffness and residual fatigue stress of PEEK are induced by a increase in the polymer crystallinity content and the presence of additional thermal residual surface stresses on the PEEK surface exposed to the plasma thermal shock, as identified by DSC and DMTA analysis.eng
dc.description.sponsorshipNão recebi financiamentopor
dc.language.isoporpor
dc.publisherUniversidade Federal de São Carlospor
dc.rights.uriAcesso abertopor
dc.subjectPoliéter-eter-cetona (PEEK)por
dc.subjectHidroxiapatita (HA)por
dc.subjectPlasma-spraypor
dc.subjectFadiga mecânicapor
dc.subjectDMTApor
dc.subjectPolyether-ether-ketone (PEEK)eng
dc.subjectHydroxyapatite (HA)eng
dc.subjectMechanical fatigue behavioureng
dc.titleComportamento mecânico de poli(éter-éter-cetona) revestida com hidroxiapatita por aspersão plasma para uso em implantes cirúrgicospor
dc.title.alternativeMechanical behaviour of poly(ether-ether-ketone) coated with hydroxyapatite via plasma spray for surgical implantseng
dc.typeDissertaçãopor
dc.contributor.advisor1Sousa, José Alexandrino de
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7737833809468759por
dc.description.resumoCom o aprimoramento da ciência para exploração tecnológica de materiais em aplicações cada vez mais sofisticadas permitidas com os grandes avanços da pesquisa científica na área, novas opções de biomateriais tem sido desenvolvidas, principalmente para aplicações na área de implantes cirúrgicos. Nesta área, o termoplástico semicristalino poli(éter-éter-cetona) (PEEK) tem se destacado como biomaterial adequado para aplicações em ortopedia. Por possuir excelentes propriedades mecânicas, em especial na resistência à fadiga e módulo elástico compatível ao do osso humano, o polímero atende com segurança aos requisitos mecânicos e biológicos necessários em peças de geometria complexa moldadas por injeção. No entanto, assim como com os implantes metálicos, a osteointegração do PEEK é lenta e, portanto, é acelerada por revestimentos superficiais com a incorporação de cerâmicas bioativas como a hidroxiapatita (HA), sendo a técnica de aspersão plasma atualmente a mais utilizada. Como as altas temperaturas do processo plasma podem debilitar significativamente o desempenho mecânico do polímero na aplicação, este estudo buscou avaliar os efeitos do processo de aspersão plasma de PEEK moldado por injeção recoberto com HA. Utilizando corpos de prova com três diferentes tipos de tratamento: (i) PEEK como moldado, (ii) PEEK submetido ao choque térmico do processo plasma e (iii) PEEK recoberto com HA, foram utilizadas diversas técnicas de caracterização dentre elas, difração de raios-x, calorimetria diferencial de varredura (DSC), ensaios mecânicos de tração e flexão, análise térmica-dinâmico-mecânica (DMTA) e de fadiga em flexão sob deformação controlada. A qualidade do revestimento foi considerada adequada como identificado pelas análises de difração de raios-X e MEV. As análises dos resultados experimentais demonstraram que o processo plasma contribui para um aumento substancial nas propriedades mecânicas de módulo elástico e resistência à flexão do polímero e reduz a taxa de relaxação de tensão (tensão residual) sob ciclagem mecânica em até um milhão de ciclos. Estes aumentos no desempenho mecânico do PEEK revestido com HA se devem ao aumento do grau de cristalinidade e acúmulo de tensões residuais do polímero na superfície da face exposta ao tratamento, devido ao choque térmico de plasma, tal como identificado por DSC e DMTA.por
dc.publisher.initialsUFSCarpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMpor
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::MATERIAIS NAO METALICOSpor
dc.ufscar.embargoOnlinepor
dc.publisher.addressCâmpus São Carlospor
dc.contributor.authorlatteshttp://lattes.cnpq.br/7502315112498839por


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