Superfícies Funcionais Aplicadas a Biomateriais Inteligentes

Abstract

O estudo desenvolvido neste trabalho resulta de uma parceria entre o Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Coimbra e o Departamento de Física da Universidade do Minho, com o objectivo de tornar funcionais as superfícies de biomateriais inteligentes utilizados no fabrico de sensores para membros inferiores amputados. O sistema seleccionado foi o Ti-O, ao qual serão adicionado diferentes teores em prata de forma a não ultrapassar o valor de 20%at. Os filmes foram produzidos por recurso à técnica de Pulverização Catódica modo magnetrão em atmosfera reactiva. A metodologia utilizada recorrendo à codeposição a partir de um alvo puro de Ti e um alvo composto de Ti+Ag (5 pastilhas de prata) por variação, apenas, da potência neste último alvo e mantendo as restantes condições de deposição constantes, permitiu obter teores em prata na gama 4 - 16% at.. No estado pós-deposição, todos os revestimentos do sistema Ti-O-Ag exibiram estrutura amorfa, incluindo o que serviu de referência, TiOx. Os tratamentos térmicos posteriores, na gama 200-400ºC, visaram seleccionar a melhor temperatura e a melhor composição química, por forma a evitar a aglomeração de prata à superfície e consequentemente a toxicidade da superfície. Os resultados demonstraram diferenças a nível estrutural, morfológico e mecânico entre os filmes como depositados e após tratamento térmico. Concluiu-se que a composição em Ag favorável, face à aplicabilidade final, será até 6% at. para temperaturas não excedentes a 300ºC.

Abstract The present research intends on the deposition of TiO :Ag thin films by dc reactive magnetron sputtering. In order to make functional the surfaces of smart biomaterials used in the manufacture of amputated limbs sensors, the content of silver should not exceed 20% atomic. This method used a pure Ti target and another Ti target with 5 silver tablets. During deposition all the conditions were held constant but the power applied to the Ti+Ag target. With the variation in this target, it was possible to get 4 - 16% at. silver thin films. After deposition, all coatings, including the standard one, showed an amorphous structure. Thin films until 6% at. Ag, didn’t have silver at the surface. In order to get to know the best temperature and the best silver percentage of the films (to avoid the silver diffusion to the surface), all coatings were subjected to a thermal annealing process. Finally, it can be concluded that temperatures above 300ºC as well as thin films with more silver than 16% at. should not be exceeded. Coatings with this content in silver show compact morphologies and good adherence to the substrate but low hardness values, because of the silver diffusion to the surface of the films.