Efeitos da fotofuncionalização por ultra violeta nas propriedades superficiais de titânio puro produzido por estampagem incremental

Abstract

O objetivo desta pesquisa foi constatar as características de bioatividade do Titânio Puro Grau 2-Cp tratado termicamente, com a incidência de fotofuncionalização via LED UV. O trabalho foi conduzido teórica e experimentalmente tendo um desenvolvimento baseado em pesquisas sobre o estado da arte no que tange a fotofuncionalização e aplicabilidade biomédica do Ti- Cp. Primeiramente efetuou-se a estampagem incremental da chapa (ISF) e depois realizado o tratamento térmico necessário para alívio de tensões, diminuindo o retorno elástico. Além disso, a caracterização física da superfície (rugosidade) foi identificada de acordo com a literatura de materiais biomédicos. Buscou-se verificar a bioativação da superfície do titânio após o tratamento térmico por meio do processo de fotofuncionalização, para isso, foi projetado e construído um dispositivo capaz de realizar o procedimento controlando o tempo de exposição, além de proporcionar condições seguras de operação. Usou-se o ensaio de molhabilidade para comprovação da fotofuncionalização da superfície, conseguindo fazer com que o Ti-Cp estivesse com características de superhidroficilidade. Com o propósito de validar o comportamento das amostras foram realizadas análises via Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), com a finalidade de observar alterações superficiais morfológicas, com o auxílio de espectrometria por dispersão de energia (EDS) verificou-se semi-quantitativamente a composição química das amostras. E ainda por meio de espectroscopia de fotoelétrons de raios X (XPS) foi possível observar quantitativamente como foi o comportamento químico das amostras. Os resultados apresentados pelas análises MEV, EDS e XPS justificam uma alteração química da superfície do titânio com ionização dos átomos de Oxigênio e Ti. Destaca-se que houve uma redução de cerca de 72% no teor de C na superfície do Ti, graças a oxidação causada pela incidência de UV. Além de ocorre um aumento no teor de O. Os resultados obtidos de ângulo de molhabilidade comprovam a fotofuncionalização como um processo que consegue atribuir ao material a característica de hidroficilidade, ou seja, atingindo 0º de ângulo de contato, alterando apenas as propriedades químicas do Ti. Este estudo mostra os resultados obtidos a partir da junção entre a manufatura da prótese por ISF em conjunto com a fotofuncionalização contribuindo para a pesquisa científica de maneira satisfatória.

The objective of this research was to verify the bioactivity characteristics of heat treated Pure Titanium Grade 2-Cp, with the incidence of photofunctionalization via UV LED. The work was conducted theoretically and experimentally, having a development based on research on the state of the art regarding the photofunctionalization and biomedical applicability of Ti-Cp. First, the incremental stamping of the sheet (ISF) was carried out and then the necessary heat treatment was carried out to relieve tension, reducing the elastic return. Furthermore, the physical characterization of the surface (roughness) was identified according to the literature on biomedical materials. We sought to verify the bioactivation of the titanium surface after heat treatment through the photofunctionalization process. For this, a device capable of performing the procedure controlling the exposure time was designed and built, in addition to providing safe operating conditions. The wettability test was used to prove the photofunctionalization of the surface, managing to make the Ti-Cp with superhydrophilicity characteristics. In order to validate the behavior of the samples, analyzes were performed via Scanning Electron Microscopy (SEM), in order to observe surface morphological changes, with the aid of energy dispersion spectrometry (EDS) the composition was semi-quantitatively verified. chemistry of the samples. And yet through X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) it was possible to quantitatively observe how the chemical behavior of the samples was. The results presented by the SEM, EDS and XPS analyzes justify a chemical alteration of the titanium surface with ionization of the oxygen and Ti atoms. It is noteworthy that there was a reduction of about 72% in the C content on the Ti surface, thanks to oxidation caused by the incidence of UV. In addition to an increase in the O content. The results obtained from the wettability angle prove the photofunctionalization as a process that can give the material the characteristic of hydrophilicity, that is, reaching 0º of contact angle, changing only the chemical properties of Ti This study shows the results obtained from the junction between the manufacture of the prosthesis by ISF together with the photofunctionalization contributing to scientific research in a satisfactory way.