Ученые создали сверхпрочное защитное покрытие для ортопедических и дентальных имплантатов
Российские ученые разработали сверхпрочное покрытие - комбинацию титановой основы со сверхтвердым танталсодержащим нанокомпозитом. В этом им помог новейший метод индукционно-термического вакуумного распыления. Покрытие может применяться при изготовлении различных видов медицинских изделий, например имплантируемых конструкций или инструментов для стоматологии и хирургии. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Ceramics International.
Важным требованием для использования изделий в условиях агрессивной среды, большой механической нагрузки или высокой температуры является повышение их прочности и износостойкости. Одним из эффективных способов решения этой задачи считается индукционная термообработка - нагрев с последующим охлаждением, - которая придает материалу определенную структуру и свойства. Ей подвергают цветные металлы, особенно титан, цирконий и тантал, что открывает большие возможности для повышения качества различных изделий, в том числе медицинского назначения - хирургических инструментов, дентальных имплантатов и ортопедических конструкций, а также их покрытий.
Ученые из Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю. А. (Саратов) предложили лучший подход - индукционно-термическое вакуумное распыление (ИТВР). Они распыляли в вакууме танталовую мишень при помощи высокочастотного тока и осаждали тонкие слои материала на небольшие титановые конструкции. Взаимодействие этих тугоплавких металлов с остаточными газами приводит к созданию оксинитридных покрытий - механической смеси нано- и микроразмерных кристаллитов оксидов и оксинитридов тантала и титана.
Большую роль в формировании структуры играет режим высокотемпературной обработки. Поэтому исследователи изучили систему "индуктор (протекающий в нем ток создает электромагнитное излучение, разогревающее объект) - танталовая мишень - титановое изделие", и численным методом определили ее температурные поля в зависимости от тока индуктора и длительности выдержки. Так ученые подобрали оптимальный режим: при токе около 6500 А и выдержке не менее 300 секунд листовая мишень тантала возгоняется (переходит из твердого состояния в газообразное), а остаточный кислород и азот взаимодействуют с осажденной пленкой на титановой подложке.
Авторам удалось получить твердые (30-39 ГПа) и сверхтвердые (46-89 ГПа) защитные покрытия, которые характеризуются хорошей биосовместимостью и устойчивостью к коррозии. Также исследователи проверили их на прочность, вдавливая и царапая поверхность алмазными инденторами с определенной силой. Оказалось, что покрытие повышает сопротивляемость титановых изделий истиранию на 40-60%.
"Формирование сверхтвердых танталсодержащих покрытий на титановых конструкциях позволит существенно повысить качество медицинских изделий. В ближайшем будущем мы планируем расширить экспериментальные исследования по распылению тугоплавких материалов, в частности циркония, молибдена и углерода. Параллельно с научными исследованиями наш коллектив молодых ученых активно сотрудничает с российскими компаниями-производителями титановых медицинских изделий. Ведутся совместные исследования в части задела для будущих научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ и внедрения новых решений в производственный процесс высокотехнологичных имплантатов", - рассказывает руководитель проекта по гранту РНФ Александр Фомин, доктор технических наук, заведующий кафедрой "Материаловедение и биомедицинская инженерия", ведущий научный сотрудник Саратовского государственного технического университета имени Гагарина Ю.А.
Система позволит усовершенствовать контроль в области безопасного обращения с пестицидами и агрохимикатами и бороться с контрафактом, написала в своем Telegram-канале вице-премьер Виктория Абрамченко, отметив, что это "важнейшее решение". "По данным ФАО и Российского союза производителей химических средств защиты растений, порядка 30% химических препаратов являются незаконно ввезенными, фальсифицированными или пришедшими в негодность, - подчеркнула Абрамченко. - ФГИС "Сатурн" будет обеспечивать прослеживаемость пестицидов и агрохимикатов на всех стадиях их оборота и станет действенным инструментом в борьбе с контрафактом".
По словам Абрамченко, принципы работы системы аналогичны принципам уже действующей системы "Меркурий". В тестовом режиме уже созданы возможности для оформления производственных и транспортных сертификатов, из которых будет выстраиваться цепочка электронных документов. Уже сейчас Россельхознадзор - оператор системы - начал ее тестирование и регистрацию поднадзорных объектов, где осуществляется обращение пестицидов и агрохимикатов. Их число уже превысило 200 тыс., сообщила вице-премьер.
Также в систему будут заноситься кадастровые номера земельных участков, где применяют такие вещества, даты запланированных работ по их внесению, название используемого пестицида и агрохимиката, дата и место его производства, сведения о действующем веществе, способе и дозировке применения, обезвреживании и утилизации таких химикатов, говорится в сообщении на сайте правительства. Информация об использовании пестицидов или агрохимикатов гражданами для личных целей в систему заноситься не будет.
Фирма "Август" в рамках подготовки к планируемому введению ФГИС "Сатурн" централизовано провела регистрацию всех производственных и логистических площадок во всех регионах своего присутствия. Кроме того, на всех заводах компании внедрена серийная маркировка продукции, что позволяет организовать прослеживаемость движения каждой единицы продукции от производства до применения и настроить учет партий пестицидов при их обращении, рассказал "Агроинвестору" начальник отдела продаж компании Дмитрий Плишкин. "Это решение ляжет в основу автоматизированной передачи необходимой информации в систему, так как в ручном режиме передавать такие объемы информации невозможно", - уточнил он.
Однако необходимая автоматизация отчетности требует подробного описания протоколов обмена данными и значительного времени на настройку электронной связи между учетными системами крупных участников рынка и ФГИС, продолжает Плишкин. "На наш взгляд, было бы целесообразно введение периода опытно-промышленной эксплуатации системы для постепенного вовлечения участников рынка и учета всех особенностей процессов обращения СЗР", - добавляет он.
Важно понимать, что огромная нагрузка, в первую очередь, ляжет на сельхозпроизводителей, так как в сезон применения в любом крупном агропромышленном предприятии осуществляется множество операций, по которым будет необходимо отчитываться, а времени очень мало, обращает внимание Плишкин. Причем некоторые требования, например, пункт о запланированном применении пестицидов и агрохимикатов в разрезе применения конкретной партии с указанием кадастрового номера земельного участка, по его словам, выглядят практически неисполнимыми. Российский союз производителей химических средств защиты растений (РСП ХСЗР) совместно с Российской ассоциацией производителей удобрений (РАПУ) в середине апреля текущего года обращался в Россельхознадзорс предложением перенести срок внедрения системы прослеживаемости пестицидов и агрохимикатов на 2024 год.
Минсельхоз разработал положения о государственном контроле в области безопасного обращения с пестицидами и агрохимикатами в начале 2021 года. Закон о совершенствовании государственного контроля за обращением пестицидов и агрохимикатов был принят в декабре 2020-го. Согласно ему, Россельхознадзорполучил полномочия по контролю за импортом пестицидов и агрохимикатов и за соблюдением регламентов их применения при производстве сельхозпродукции.
(https://www.agroinvestor....)