Презентация Долгплёв - Версия 1.6

1.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«МОСКОВСКИЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ (НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)»
ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНСТИТУТА №11
ВЫПУСКНАЯ КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА БАКАЛАВРА
Современные методы
поверхностной инженерии
титановых сплавов
для изделий медицинского назначения
Выполнил: студент Долгалёв И.Д.
Группа: Т11О-403Б-22
Руководитель: к.т.н., доцент Сарычев С.М.
Москва 2026

2.

Цель и задачи работы
Цель работы
Провести литературный обзор и сравнительный анализ современных методов поверхностной инженерии титановых
сплавов для изделий медицинского назначения, прежде всего имплантируемых конструкций, а также оценка их
влияния на биосовместимость, остеоинтеграцию, коррозионную стойкость, износостойкость и антибактериальные
свойства поверхности.
Задачи работы
1
Рассмотреть основные свойства титана и титановых сплавов,
определяющие их применение в изделиях медицинского
назначения.
2
3
4
5
Проанализировать влияние методов модификации на структуру,
состав и функциональные свойства поверхностного слоя.
Проанализировать требования, предъявляемые к титановым
материалам и поверхности имплантируемых медицинских
изделий.
6
Выполнить сравнительный анализ методов поверхностной
инженерии по их влиянию на биосовместимость, остеоинтеграцию,
коррозионную стойкость, износостойкость и антибактериальные
свойства.
Выявить основные ограничения титановых сплавов при
эксплуатации в биологической среде.
7
Определить наиболее перспективные направления развития
поверхностной инженерии титановых сплавов для изделий
медицинского назначения.
Систематизировать современные методы поверхностной
инженерии, применяемые для модификации титановых сплавов.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
2

3.

Титановые сплавы в медицине: свойства и применение
Титановые сплавы — надежная основа имплантируемых конструкций, но их
эффективность во многом определяется состоянием поверхности.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
3

4.

Ограничения титановых сплавов в биологической среде
Эти ограничения обосновывают необходимость применения методов
поверхностной инженерии.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
4

5.

Роль состояния поверхности имплантата
Поверхность определяет первичный контакт имплантата с белками, клетками
и микроорганизмами.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
5

6.

Классификация методов поверхностной инженерии
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
6

7.

Примеры модификации поверхности титановых сплавов
SEM-изображение гидроксиапатитного покрытия
SEM-изображение поверхности Ti6Al4V после
абразивоструйной обработки
Изменение смачиваемости поверхности титана
после плазменной обработки
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
SEM-изображение TiO2-нанотрубок, сформированных на
поверхности титана методом анодирования
7

8.

Сравнительная эффективность методов поверхностной инженерии
Обобщенная сравнительная характеристика методов
Группа методов
Основное воздействие
Преимущество
Ограничение
Механические
Рельеф и шероховатость
Простота, подготовка
поверхности
Нет выраженного
антибактериального эффекта
Химические /
электрохимические
Оксидный слой, пористость, TiO₂- Биоактивность и коррозионная
-нанотрубки
стойкость
Функциональные
покрытия
Новый слой: ГА, Ca-P, Ag/Zn/Cu
Требуется точный контроль режима
Биоактивность и
антибактериальная функция
Адгезия, риск
отслаивания/цитотоксичности
Лазерная и
Рельеф, химическое состояние,
плазменная обработка смачиваемость
Локальная обработка, высокая
управляемость
Оборудование и контроль
параметров
Комбинированные
подходы
Наибольший комплексный
эффект
Высокая технологическая сложность
Совмещение рельефа, оксида и
покрытий
Универсального метода модификации не существует, наиболее перспективны
комбинированные подходы, обеспечивающие комплексное улучшение свойств
поверхности.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
8

9.

Перспективные направления развития поверхностной инженерии
Перспективное направление — переход от улучшения отдельных свойств к
комплексному управлению поверхностью медицинского изделия.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
9

10.

Краткие выводы по задачам работы
1. Свойства титана и его сплавов — прочность, коррозионная стойкость, биосовместимость и технологичность —
обосновывают их применение в имплантируемых медицинских изделиях.
2. Для титановых имплантатов важны не только свойства материала, но и состояние поверхности, определяющее контакт с
тканями организма.
3. Основные ограничения связаны с биоинертностью, износом, коррозионно-трибологическими процессами и риском
бактериальной адгезии.
4. Современные методы поверхностной инженерии систематизированы по группам: механические, химические и
электрохимические методы, покрытия, лазерная и плазменная обработка, комбинированные подходы.
5. Модификация поверхности изменяет структуру, состав, шероховатость, смачиваемость и функциональные свойства
поверхностного слоя.
6. Сравнительный анализ показал, что методы по-разному влияют на биосовместимость, остеоинтеграцию, коррозионную
стойкость, износостойкость и антибактериальные свойства.
7. Наиболее перспективными являются комбинированные и многофункциональные подходы, обеспечивающие комплексное
управление свойствами поверхности.
Цель работы достигнута: выполнен литературный обзор и сравнительный анализ
современных методов поверхностной инженерии титановых сплавов.
ВКРБ — Долгалёв И.Д. — МАИ, 2026
10