Наномодификация поверхностей привычных материалов позволяет добиться появления новых функциональных свойств, расширяющих возможности их применения. Специальные биосовместимые антикоррозионные покрытия для титана способны значительно повысить надежность медицинских имплантатов, их эффективность и сроки работы в организме. О результатах и важности исследований в этой области рассказали ученые ведущих российских университетов.

Уникальное коррозионно-стойкое двухслойное покрытие на основе интерметаллических оксикарбонитридов (Ti₄Ni₂(O,N,C)) для имлантатов из никелида титана разработали ученые Томского государственного университета (ТГУ). По словам авторов работы, ключевое отличие от аналогов в том, что наноструктура нового покрытия позволяет избежать его растрескивания и отслоения при деформации основы.

«Разработанная нами схема напыления и отжига покрытия Ti-Ni-Ti позволила создать плотный и тонкий кристаллический слой фазы Ti₄Ni₂(O,N,C), коррозионная стойкость которого не уступает стойкости нитридов титана, широко применяемых сегодня, но при этом превосходит их по механическим свойствам», – сообщила руководитель проекта, заведующая лабораторией медицинских сплавов и имплантатов с памятью форм ТГУ Екатерина Марченко.

Предложенный учеными ТГУ способ включает последовательное магнетронное напыление в аргоновой атмосфере трех чередующихся слоев нанопленок по схеме Ti-Ni-Ti и последующий нагрев изделия до температур, при которых начинается реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.

Слои напыленного аморфного ламината Ti-Ni-Ti толщиной 40–60 нм в процессе синтеза взаимодействуют с газовой средой и превращаются в двухслойное интерметаллическое покрытие толщиной 1 мкм. В результате захвата примесей из газовой среды на внешней его стороне образуется слой оксикарбонитридов титана, а на внутренней – плотный коррозионно-стойкий слой оксикарбонитридов никелида титана.

Как сообщил заведующий кафедрой порошковой металлургии и функциональных покрытий НИТУ «МИСиС» Евгений Левашов, разработки в области биосовместимых покрытий для наномодификации имлантатов бурно развиваются во всем мире.

«Самораспространяющийся высокотемпературный синтез в тонких пленках это направление, позволяющее проводить направленный синтез функциональных покрытий и неразъемных соединений в самых разных областях промышленности. Разработка ученых ТГУ носит инновационный характер и имеет хорошую перспективу в имплантологии», – отметил Евгений Левашов.

Результаты исследования опубликованы в журнале Vacuum. Работа проводилась в рамках проекта РНФ №19–72–10105 2019–2022. На технологию получен патент, она может быть использована при создании имплантатов для хирургии, кардиологии, травматологии.