Termal püskürtülebilir stronsiyum iyon değişimli hidroksiapatit tozunun püskürtme kurutma ile üretilmesi ve karakterizasyonu
Producing and characterization of thermal sprayable strontium ion substituted hydroxyapatite powder via spray drying
- Tez No: 496206
- Danışmanlar: PROF. DR. FATİH ÜSTEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Hidroksiapatit, İyon değişimi, Stronsiyum, Püskürtme Kurutma, HVOF Kaplama, Hydroxyapatite, Ion Substitution, Strontium, Spray Drying, HVOF Coating
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 238
Özet
Hidroksiapatit (HA) malzemesi gerek toz gerekse kaplama olarak; yüksek biyo-uyumluluğu ve biyoaktivitesi sebebiyle, biyomedikal uygulamalarda yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. HA malzemesinin ortopedik ve dental operasyonlarda en önemli fonksiyonu, vücutta bulunan hasarlı parçaları tamir etmesi ve kırık kemiklerin tedavisinde yenileyici olarak kullanılmasıdır. Seramik karakterli olan HA'in bulk olarak in-vitro uygulamalarında kullanımını sınırlı mekanik özellikleri kısıtlamaktadır. Bu dezavantajın aşılmasının bir yolu, yüksek mekanik mukavemete sahip metalik implantların (Ti ve Co alaşımları, vb.) yüzeyinin plazma sprey yöntemiyle HA tabakası ile kaplanmasıdır. Sentezlenen HA'in biyolojik performansının geliştirilmesine yönelik, HA kristal kafesine Sr iyonu katkılandırılmıştır. Artan Ca-Sr katkı oranının HA'in fiziksel ve kimyasal özelliklerine etki yaptığı tespit edilmiştir. XRD çalışmalarında, %8 mol oranında Sr katkılı HA (8SrHA) tozunun 1250°C'de uygulanan ısıl işlem sonrasında apatit faz yapısını muhafaza ettiği, artan Sr oranının (mol %16 Sr) ise HA'in tri kalsiyum fosfat (TCP) fazına dekompoze olmasına neden olduğu bulunmuştur. TG, FTIR ve RAMAN çalışmaları da Sr iyon değişiminin kademeli olarak HA'in termal stabilitesini azalttığı ve oksihidroksiapatit/ oksiapatit fazına dekompozisyonu arttırdığını göstermektedir. Tez çalışmasının amacı; çöktürme metoduyla HA sentezlenmesi, sonrasında püskürtme kurutma teknolojisi yardımıyla HA çamurundan kaplama uygulamalarına elverişli tozların üretilmesidir. Kaplama uygulamaları için termal sprey proses karakteristiğine uygun ve püskürtülebilir toz boyutuna (plazma sprey: +20-60 µm)/ (HVOF: +5-30 µm) sahip küresel tozların üretilmesi hedeflenmiştir. Püskürtme kurutma optimizasyonu için Taguchi deney tasarımında; çöktürme pH'ı, çamur katı oranı, atomizasyon basıncı, çamur besleme hızı, giriş sıcaklığı, sıcak hava hızı, etken parametreler olarak seçilmiştir. Araştırmalar sonucunda; ortalama parçacık boyutu üzerine en etken parametrelerin atomizasyon basıncı ve püskürtme kurutma çamuru besleme hızı olduğu görülmüştür. HVOF püskürtme yardımıyla sentezlenen ve püskürtme kurutulan HA tozlarından (saf HA, 2SrHA ve 8SrHA) ~150 µm kalınlığına sahip tabakalar üretilmiştir. İn-vitro hücre testleri sonucunda, molce %2 Sr ve molce %8 Sr katkılı HA kaplamaların yüzeyinde görülen hücre canlılığının /aktivitesinin (hücre çoğalması) katkısız HA kaplamalara göre daha fazla olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
Hydroxyapatite (HA) has been widely used as both powder and coating in biomedical applications owing to its high bio-compatibility and bioactivity. The most important functions of the HA in orthopaedic and dental operations are its usage as replacement of the broken bones and repairment of the damaged parts in the body. However, the use of bulk HA in in-vitro applications is limited because of its relatively poor mechanical properties due to its ceramic characteristics. One way to overcome this disadvantage is to produce HA layers via plasma spraying method onto the surfaces of metallic implants having high mechanical strength such as Ti and Co alloys. The Sr ion was added to the HA crystal lattice to improve the biological performance of the synthesized HA. It has been determined that the increased Ca-Sr ion substitution ratio affects the physical and chemical properties of HA. XRD studies show that the HA powder (8SrHA) consisting 8 mol. % Sr ion substitution retains the apatite phase structure after the heat treatment at 1250 ° C while the increased Sr ratio (16 mol. % Sr) causes the decomposition of the HA to the tri calcium phosphate phase (TCP). TG, FTIR and RAMAN studies also indicate that Sr ion substitution gradually reduces the thermal stability of HA and increases its decomposition to the oxyhydroxyapatite/ oxyapatite phase. The aim of this thesis is to produce potential powders for HA coating applications by spray drying of HA slurry synthetized via precipitation method. It is aimed to produce spherical powders having suitable thermal spray process characteristics and sprayable powder size (plasma spray: + 20-60 μm)/ (HVOF: + 5-30 μm) for coating applications. Precipitation pH, slurry solid content, atomization pressure, slurry feed rate, inlet temperature, hot air velocity were selected as affecting parameters for the optimisation of spray drying by Taguchi Experimental Design. As a result of the research study; the most effective parameters on the average particle size were found to be the atomization pressure and the slurry feed rate of spray drying. HA layers with ~150 µm thickness were produced from the synthesized and the spray dried powders (pure HA, 2SrHA and 8SrHA) via HVOF spraying. The results of in-vitro cell tests revealed that the cell viability / activity (cell proliferation) observed on the surface of 2 mol. % Sr and 8 mol. % Sr doped HA coatings was greater than that of pure HA coatings.
Benzer Tezler
- Termal çevrimin bazalt-karbon ıntra-ply hibrit elyaf takviyeli karbon nanotüp veya grafen dolgulu polimer kompozitlerin mekanik ve termal özellikleri üzerindeki etkileri
The effect of thermal cycling on mechanical and thermal properties of graphene or carbon nanotube dispersed intra-ply basalt-karbon fiber hybrid polymer composites
FARZİN AZİMPOUR SHİSHEVAN
Doktora
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAMİT AKBULUT
- Soğuk gaz dinamik sprey (CGDS) yöntemiyle üretilen termal bariyer kaplamaların (TBC) sıcak korozyon davranışlarının incelenmesi
Investigation of hot corrosion behavior of thermal barier coating (TBC) produced by cold gas dinamic spray (CGDS) technique
YASİN ÖZGÜRLÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Metalurji MühendisliğiBartın ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ABDULLAH CAHİT KARAOĞLANLI
- Spectral analysis of gamma ray bursts with thermal signature during their prompt phase
Termal bileşenli gama-işini patlamalarinin öncü işima evre spektral analizi
ASLIHAN MUAZZEZ ÜNSAL
Doktora
İngilizce
2015
Astronomi ve Uzay BilimleriSabancı ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERSİN GÖĞÜŞ
- Termal turizm işletmelerinde konaklayan müşterilerin medeni durum ve cinsiyet değişkenlerine dayalı olarak memnuniyetlerinin belirlenmesi: Antakya ilçesi oteller örneği
Identi̇fyi̇ng sati̇sfacti̇on of thermal touri̇sm hotels' customers based on gender and mari̇tal status vari̇ables: Sample of Antakya regi̇on hotels
GÜLHAN ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
TurizmÇağ Üniversitesiİşletme Yönetimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EDA YAŞA ÖZELTÜRKAY
- Termal oksidasyon işleminin geri dönüştürülmüş polietilende okso-biyobozunurluğuna etkisinin farklı çevre koşullarında incelenmesi
Investigation of the effect of thermal oxidation process on the oxo-biodegradability of recycled polyethylene in various environmental conditions
SEMANUR YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BURCU DİDEM ÇORBACIOĞLU