Μελέτη νανομηχανικών ιδιοτήτων υλικών με χρήση μικροσκοπίας ατομικής δύναμης

• Κύριος συγγραφέας: Τραγάκης, Τηλέμαχος
• Άλλοι συγγραφείς: Tragakis, Tilemachos
• Γλώσσα: Greek
• Έκδοση: 2022
• Θέματα: Μικροσκοπία ατομικής δύναμης; Νανοεισχώρηση; Αρθροπλαστική ισχίου; Ιξωδοελαστικά; AFM; Nanoindentation; UHMWPE; Hip arthroplasty; Viscoelastic

Στην παρούσα διπλωματική εργασία λάβαμε 3 δείγματα κυπελλίου εμφυτευμάτων αρθροπλαστικής ισχίου από το πολυμερές UHMWPE μετά από εξαγωγή από ασθενείς λόγω χρόνιας ή οξείας λοίμωξης. Τα αναλύσαμε με σύστημα οργάνων Μικροσκοπίου Ατομικής Δύναμης (AFM) και Νανοεισχωρητή, ώστε να μελετήσουμε τη μορφολογία και τις νανομηχανικές ιδιότητες τους σε κάθε πλευρά του κυπελλίου. Συγκεκριμένα, οι ιδιότητες που μελετήσαμε περιλαμβάνουν την τραχύτητα Ra και RMS, το μέτρο ελαστικότητας Εr, τη σκληρότητα H, το μέτρο αποθήκευσης Ε’, το μέτρο απωλειών Ε’’ και τον συντελεστής απωλειών tanδ. Το εύρος τιμών της τραχύτητας RMS ανά περιοχή σάρωσης για το AFM είναι για τα 1μm [81.662-279.69]nm, 4μm [199.540-564.9]nm και 16μm [647.51-2238]nm. Τα αντίστοιχα εύρη τιμών τραχύτητας Ra είναι [41.82-180.5]nm, [156.94-290.84]nm και [489.16-1840]nm. Το εύρος τιμών ανά μέγιστη δύναμη Ψευδοστατικής Νανοεισχώρησης (QSM) για το μέτρο ελαστικότητας Er είναι για τα 600μΝ [38.57-706.99]MPa, για τα 3000μΝ [90.51-1220]MPa και για τα 5000μΝ [104.6-506.83]MPa. Τα αντίστοιχα έυρη του συντελεστή απωλειών tanδ που προέκυψαν από Δυναμική Νανοεισχώρηση (DSM) είναι [0.062-0.158]MPa, [0.084-0.198]MPa, [0.098-0.216]MPa. Με δεδομένες τις τιμές τραχύτητας, μέτρου ελαστικότητας και συντελεστή απωλειών προσδιορίσαμε το μέγεθος και το είδος της φθοράς και καθίσταται εφικτό σε συνεργασία με τους ορθοπεδικούς χειρούργους να τα συσχετίσουμε με τον τύπο της λοίμωξης.