Passivació superficial deFil de nitinolés un procés que implica un tractament químic o electroquímic per crear artificialment una capa protectora estable i densa de diòxid de titani (TiO₂) a la superfície del filferro d'aliatge de níquel-titani, transformant així la superfície d'un estat "químicament actiu i propens a la corrosió- a un de "químicament inert".
Principis bàsics del fil de nitinol
1. Quan el filferro de nitinol amb memòria de forma s'exposa naturalment a l'aire, forma espontàniament una pel·lícula d'òxid extremadament fina (2-20 nm).
2. Tanmateix, si aquesta pel·lícula natural és massa prima, no-uniforme o es fa malbé fàcilment, encara pot patir una corrosió lenta dins del cos humà (p. ex., a la cavitat oral o al torrent sanguini), alliberant ions de níquel (que poden provocar al·lèrgies o inflamacions).
3. La passivació artificial del fil de Nitinol superelàstic fa referència a un procés realitzat en un entorn oxidant fort (que implica solucions àcides, mètodes electroquímics o altes temperatures) que afavoreix l'oxidació preferent del titani a la superfície, formant així una pel·lícula de TiO₂ més gruixuda, més densa i més estable (que va des de desenes fins a centenars de nanòmetres).
4. Aquesta pel·lícula actua com a barrera, aïllant el substrat subjacent, evitant la corrosió i bloquejant eficaçment els ions de níquel.
Objectius de la passivació superficial de filferro de nitinol
1. Millora significativament la resistència a la corrosió:
Permet que el material suporti els efectes corrosius dels fluids fisiològics humans, la transpiració i els ambients àcids o alcalins, allargant així la vida útil dels dispositius mèdics.
2. Suprimir l'alliberament d'ions de níquel (l'objectiu més crític):
Redueix l'alliberament de níquel del filferro de níquel-titani, reduint així els riscos de citotoxicitat, reaccions al·lèrgiques i inflamació, alhora que millora la biocompatibilitat.
3. Millora les propietats de la superfície:
El tractament de passivació fa que la superfície del filferro de Nitinol sigui més suau, redueix la fricció, facilita l'adhesió cel·lular i millora la neteja de la superfície i la resistència a les taques.
Mètodes de passivació comuns del fil de nitinol
1. Passivació química (immersió):
Els cables de guia de nitinol estan immersos en solucions que contenen agents com àcid nítric, peròxid d'hidrogen o oxidants àcids per formar una pel·lícula d'òxid a la superfície.
Avantatges: senzill i de baix{0}}cost.
Desavantatges: la pel·lícula resultant és relativament prima i la seva uniformitat és generalment moderada.
2. Passivació electroquímica (anodització)
El cable de nitinol SMA serveix com a ànode dins d'una solució d'electròlit (per exemple, solucions basades en àcid sulfúric o fosfat-); aplicant un corrent elèctric, es pot fer créixer una pel·lícula de TiO₂ uniforme i densa de manera controlada.
Avantatges: gruix, estructura i rendiment de la pel·lícula controlables; forta adhesió; excel·lent eficàcia protectora; l'estàndard principal en aplicacions mèdiques.
3. Oxidació tèrmica (alta temperatura)
El cable muscular de nitinol s'escalfa en una atmosfera d'aire o d'oxigen (300-600 graus) per formar una capa gruixuda d'òxid.
Avantatges: Estructura de pel·lícula densa; excel·lent resistència a la corrosió.
Desavantatges: pot afectar negativament la memòria de forma i les propietats superelàstiques de lafil de nitinol.
4. Procés compost (utilitzat habitualment)
Flux de treball general: Neteja → Electropolit (allisat de superfícies) → Passivació (formació de pel·lícula) → Segellat/assecat.
Camps d'aplicació típics
1. Arcs d'ortodòncia de Nitinol/Fitxer Nitinol Wire: Resistència a la corrosió en el medi oral; prevenció de les al·lèrgies al níquel; reducció de la fricció contra els brackets.
2. Filferros/catèters de guia d'intervenció: seguretat-a llarg termini dins de la vasculatura; propietats anticoagulants; resistència a la fractura.
3. Stents/oclusors: estabilitat-a llarg termini després de la implantació al cos; resistència a la corrosió; prevenció de l'alliberament de níquel.
4. Dispositius ortopèdics/de medicina esportiva: resistència a la corrosió i biocompatibilitat millorades.
En poques paraules: la passivació implica "vestir" elFil de nitinolen un recobriment estable i protector d'òxid de titani, fent-lo més segur, més durador i més adequat per al seu ús al cos humà.
Referències:
| [1] | DUERIG T, PELTON A, STÖCKEL D. An overview of nitinol medical applications[J]. Ciència i Enginyeria dels Materials: A, 1999, 273-275: 149-160. DOI:10.1016/S0921-5093(99)00294-4 |
| [2] | IMBENI V, MARTINI C, PRANDSTRALLER D, et al. Estudi preliminar del desgast abrasiu a micro-escala d'un aliatge de memòria de forma NiTi[J]. Desgast, 2003, 254(12): 1299-1306. DOI:10.1016/S0043-1648(03)00092-9 |
| [3] | DUERIG TW, TOLOMEO DE, WHOLEY M. An overview of superelastic stent design[J]. Teràpia mínimament invasiva i tecnologies afins, 2000, 9(3/4): 235-246. |
| [4] | TAKAMURA K, HAYASHI K, ISHINISHI N, et al. Avaluació de la carcinogenicitat i la toxicitat crònica associades amb implants ortopèdics en ratolins [J]. Journal of Biomedical Materials Research, 1994, 28(5): 583-589. DOI:10.1002/(ISSN)1097-4636 |
