مقدمه:
مطالعه اصطکاک، سایش و روانکاری که به عنوان "علم و فناوری سطوح برهم کنش در حرکت نسبی" شناخته می شود، در حوزه تریبولوژی گنجانده شده است. علاوه بر این، بیوتریبولوژی معمولاً به عنوان مطالعه پدیده های تریبولوژیکی که در بدن انسان یا در حیوانات رخ می دهد تعریف می گردد. مواد بیوپزشکی نظیر ورق استیل 316 معمولاً برای استفاده به عنوان وسایل پزشکی یا به عنوان بخشی از اجزای آنها آماده می شوند و در تماس طولانی مدت با بافت های بیولوژیکی در نظر گرفته می شوند. مطالعه جنبه تریبولوژیکی این مواد برای افزایش طول عمر آنها از طریق کاهش سایش و اصطکاک با بافت های بیولوژیکی یا سایر مواد زیست پزشکی مهم است.
تجهیزات پزشکی و ورق استیل 316:
اصطلاح «دستگاه پزشکی» به دسته وسیعی از اقلام بهداشتی اطلاق می‌شود که نقش مهمی در حوزه فناوری پزشکی و بهداشتی دارند. ورق استیل (SS)، تیتانیوم (Ti) و آلیاژ کبالت-کروم-مولیبدن (Co-Cr-Mo) متداول ترین مواد مورد استفاده در مهندسی پزشکی به دلیل زیست سازگاری و کیفیت مکانیکی هستند. فلزات و آلیاژها دارای کیفیت های استثنایی هستند و طیف وسیعی از گزینه ها را برای ساخت تجهیزات ارتودنسی مانند براکت ها، سیم ها، باندها و لیگاتورها فراهم می کنند. با این حال، این مواد دارای جنبه های منفی هستند که ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی برای متخصص ارتودنسی شود. در استفاده از آلیاژهای فلزی برای تهیه تجهیزات ارتودنسی، برخی از رایج ترین اشکالات کنترل ضعیف اصطکاک، پاسخ های آلرژیک و انتشار یون های فلزی است. برای رفع این نقص ها، محققان تکنیک های مختلفی از جمله پوشش ها و درمان های سطحی را برای بهبود مناسب بودن این مواد برای کاربردهای ارتودنسی توسعه داده اند.
ارتودنسی:
آرچ وایرهای ارتودنسی را می توان با استفاده از مواد مختلفی مانند ورق استیل 316، Ti، Co-Cr-Mo و مواد زیبایی تولید کرد. ورق استیل آستنیتی 316 و L316 رایج ترین نوع ورق استیل است که برای ساخت براکت های ارتودنسی و آرچ وایر استفاده می شود. در طول درمان ارتودنسی، اصطکاک یکی از رایج ترین عوامل بازدارنده برای تراز یا پس کشیدن دندان است. این اشکال را می توان با اعمال نیروهای زیاد برطرف کرد. با این حال، این فرآیند ممکن است منجر به از دست دادن لنگر ناخواسته شود. گزینه های دیگر عبارتند از تغییر اندازه و فرم سیم، تغییر طراحی براکت، و پوشش سطوح سیم با مواد مختلف برای غلبه بر مقاومت در برابر لغزش. این پوشش ها روی سطح براکت، سیم های فولاد ضد زنگ و نیتینول (NiTi) اعمال می شوند
تاثیر اصطکاک بر لوازم ارتودنسی ورق استیل 316:
مطالعات در مورد درک و مدیریت اصطکاک در طول استفاده از دستگاه های ارتودنسی رایج شده است. نیروهای اصطکاکی می توانند در ارتباط با نیروهای فعال حرکت دهنده دندان یا در نتیجه محدودیت مکانیسم بستن عمل کنند. درک اصطکاک می تواند به ما در انتخاب یک دستگاه جدید کمک کند یا دانش خود را در مورد نحوه استفاده از یک سیستم دستگاه قدیمی افزایش دهد. در طول حرکت دندان بالینی، اصطکاک به مواد سیم‌های کمانی و براکت‌های ارتودنسی، قطر علاوه بر سطح مقطع، زبری سطح سیم‌های کمانی، انواع براکت، زاویه بین سیم و براکت، انواع بستن، محیط (تر یا خشک) و پوشش های سطحی بستگی دارد. بیش از 60 درصد نیروی ارتودنسی مورد استفاده برای ایجاد حرکت دندان احتمالاً به دلیل نیروهای اصطکاکی از بین می رود. علاوه بر این، نسبت نیروی اعمالی از دست رفته در اثر اصطکاک بین 12 تا 70 درصد است.
سنتز مواد و خواص تریبولوژیکی:
برای سنتز مواد با خواص تریبولوژیکی بهبود یافته، سطح اصلاح شده باید بسته به کاربرد ترکیب مناسبی از کیفیت ها مانند چسبندگی، سختی و استحکام داشته باشد. درک مزایا و معایب رویکرد انتخاب شده برای پیش‌بینی دقیق ترکیب مناسب ریزساختار سطحی و ویژگی‌های مورد نظر ضروری است. نانوتکنولوژی از موادی با ابعاد بزرگتر از 100 نانومتر استفاده می کند. با پیشرفت بخش های صنعتی، تجاری، کشاورزی و علوم دارویی و پزشکی، افراد سبک زندگی خود را به میزان قابل توجهی ارتقا داده اند و این فناوری به سرعت پیشرفت کرده است. با این حال، خواص آنها در مقیاس نانو در مقایسه با مواد حجیم آنها بسیار بهبود یافته است. علاوه بر این، اصلاح سطح می تواند به طور موثر برای کاهش خطر بالقوه استفاده از بیومواد معدنی استفاده شود. پوشش یک روش منحصر به فرد برای تغییر ویژگی های سطح یک ماتریس است که به آن اجازه می دهد با یک محیط کاری خاص سازگار شود و عمر مفید آن را افزایش دهد. این روش را می توان به عنوان یک پوشش نازک تولید یا تشکیل شده بر روی سطح یک جزء ساخته شده از ماده دیگری تعریف کرد که ویژگی های مکانیکی مشابه با ماتریس را نشان می دهد و مقاومت در برابر خوردگی و سایش بالایی دارد. یکی از تکنیک های شناخته شده پوشش، رسوب فیزیکی بخار (PVD) است که در آن مواد برای تولید اتم ها، مولکول ها یا یون ها تبخیر یا پراکنده می شوند که متعاقباً به سطح زیرلایه منتقل می شوند تا یک لایه نازک تشکیل دهند. این تکنیک دارای چگالی پوشش بالا، چسبندگی خوب، لایه های چند جزئی، دمای پایین بستر، و دستکاری کارآمد برای طیف وسیعی از زیرلایه و مواد پوششی است.
گردآورنده: سید رحیم کیاحسینی