La combinació màxima de la ciència dels materials i l'enginyeria de superfícies, forjant un marc quirúrgic inflexible que mai cedeix.

Anunci dels resultats

Hem integrat amb èxit la-ciència dels materials d'avantguarda amb la tecnologia de tractament de superfícies, llançant la sèrie "Diamond Bone" de tubs rígids ranurats d'acer inoxidable d'alta tensió mèdica. Aquest producte està fet d'acer inoxidable especial de grau metal·lúrgic 304V/316L i adopta el procés patentat d'enfortiment sinèrgic de "deformació - transformació de fase", que augmenta la resistència del material a més de 1300 MPa mantenint una taxa d'allargament del 15%. Combinat amb el tractament de superfícies compostos de nivell nano-, el coeficient de fricció es redueix un 60% i la biocompatibilitat arriba a la valoració més alta. Proporciona una solució de material definitiva per a dispositius de grau-implant que han de funcionar en entorns mecànics i químics durs durant molt de temps.

Recerca i Desenvolupament Antecedents Reptes

Els tubs interiors rígids dels-dispositius mèdics d'alta gamma s'han vist limitats durant molt de temps per l'"efecte sostre" de les propietats del material. L'acer inoxidable mèdic convencional (com el 316L) proporciona una excel·lent biocompatibilitat i resistència a la corrosió, però la seva força (normalment, el límit elàstic és d'uns 690 MPa) és insuficient per satisfer els requisits extrems de força d'injecció i resistència a la flexió imposats pels dispositius pesats i miniaturitzats cada cop més sofisticats. Simplement augmentar el gruix de la paret donarà lloc a un dispositiu feixuc i una cavitat interior estreta, i encara no pot resoldre el risc de fallada fràgil sota concentració d'estrès. A més, les superfícies rugoses o mal tractades no només són l'origen de les esquerdes de fatiga, sinó que el seu alt coeficient de fricció també dificulta el pas suau del dispositiu a través dels teixits i poden provocar danys tissulars innecessaris o riscos de trombosi. Els materials s'han convertit en el coll d'ampolla bàsic que restringeix l'avanç de rendiment dels tubs interiors rígids.

Innovació Tecnològica bàsica

• Procés de microaliatge i laminació i refrigeració controlada (TMCP):Desenvolupat conjuntament amb les principals empreses d'acer, sobre la base de l'acer inoxidable 316L, afegeix amb precisió quantitats traces de vanadi (V), niobi (Nb), etc. com a elements de formació de carbur-. Mitjançant la innovadora "transformació de fase induïda per deformació-" i la tecnologia de laminació i refrigeració controlada, s'obté una estructura composta amb una matriu d'austenita de gra-ultrafina i una distribució dispersa de nitrur de carboni a nano-escala dins del material. Aquesta estructura perfeccionarà la mida del gra del material per sota dels 2 micròmetres i la mida de la fase nano precipitada és inferior a 50 nanòmetres. A través de l'efecte sinèrgic de l'enfortiment del gra fi i l'enfortiment de la precipitació, la força del material es porta al límit sense danyar la duresa i la resistència a la corrosió.
• Tractament en fred profund i procés d'envelliment en diverses-etapes:Després d'una ranurada precisa, introduïu una etapa de tractament en fred de 196 graus de profunditat per promoure la transformació de l'austenita residual en martensita, reforçant encara més la matriu i alliberant l'estrès de processament. A continuació, realitzeu un tractament d'envelliment precís en diverses etapes regulant la composició, la mida i la distribució de les fases precipitades, aconseguint un "-ajust fi" de la resistència del material, el mòdul elàstic i el límit de fatiga. Aquest procés permet que la canonada assoleixi una resistència estàtica ultra alta alhora que augmenta la seva vida a la fatiga sota càrrega cíclica en un 200%.
• Tecnologia de recobriment funcional de gradient multi-capa:Desenvolupa un sistema de tractament de superfícies de tres-nivells de "passivació-dopatge-fricció ultra baixa". En primer lloc, feu una passivació electroquímica per formar una capa d'òxid estable, densa i rica en crom-, posant les bases de la resistència a la corrosió; a continuació, utilitzeu la tecnologia d'implantació iònica d'immersió en plasma per distribuir-elements de nitrogen i carboni en gradient a les desenes de nanòmetres de profunditat de la capa superficial, formant una estructura amorfa semblant a un diamant-, augmentant la duresa de la superfície per sobre de HV 1200; finalment, empeltar raspalls de polímer súper-hidrofílics/super-lubricants, formant una capa lubricant hidratada estable a l'entorn del fluid corporal, reduint el coeficient de fricció sec per sota de 0,05 i el coeficient de fricció humit per sota de 0,01.

Mecanisme d'Acció

L'excel·lent rendiment d'aquest producte prové de la innovació integral dels materials des de la fase a granel fins a la capa superficial. A nivell de fase a granel, els cristalls ultrafins i les fases nanoprecipitades han format un marc de microestructura forta i uniforme, que dificulta significativament el moviment de dislocació, permetent que el material mantingui la deformació elàstica quan està sotmès a càrregues extremadament elevades i retarda l'aparició del rendiment plàstic i la fractura. A nivell mesoscòpic, la microestructura després d'un tractament tèrmic especial té un menor efecte Bauschinger, el que significa que la seva atenuació de força és menor quan se sotmet a càrregues repetides de tensió i compressió, i la seva resistència a la fatiga és excel·lent. A nivell de la interfície superficial, el recobriment funcional de gradient ha construït un sistema de protecció "flexible i rígid": la capa interna de la capa endurida resisteix les ratllades i el desgast, la capa mitjana de la capa d'unió garanteix l'adhesió del recobriment i la capa externa de la capa lubricant ultra{3} minimitza l'estat mecànic, l'adhesió i l'adhesió ideals del teixit biològic. però no enganxós", que protegeix tant l'instrument com el teixit.

Verificació d'eficàcia

Els resultats de les proves de materials són notables: a la prova de tracció, la resistència a la fluència es va mantenir estable dins del rang de 1300-1400 MPa, la resistència a la tracció va superar els 1500 MPa, la taxa d'allargament uniforme va ser millor que el 15% i la resistència -a la plasticitat del producte (el producte de la indústria) va assolir el nivell de resistència i plasticitat superior del producte. La prova de fatiga per flexió rotacional va mostrar que el seu límit de fatiga després de 10 ^ 7 cicles era tan alt com 550 MPa, que era 2,5 vegades el dels materials convencionals. La prova de polarització electroquímica en fluid corporal simulat (PBS, 37 graus) va indicar que el seu potencial de pitting superava els 1000 mV, la densitat de corrent de corrosió era tan baixa com 10 ^ -8 A/cm² i la resistència a la corrosió era excel·lent. L'experiment d'implantació d'animals (6 mesos) va demostrar que la resposta inflamatòria dels teixits circumdants era lleu, la càpsula fibrosa era fina i uniforme i no hi havia signes d'alliberament de productes corrosius. A les proves de prototips clínics, el tub inferior fet d'aquest material va funcionar bé a la guia de perforació òssia i no es van produir restes de desgast fins i tot a la velocitat de rotació i la pressió d'alimentació més altes, i la resistència a retirar-se de l'os es va reduir en un 70%.

Estratègia i Filosofia de Recerca i Desenvolupament

Creiem fermament que "els materials són els gens dels dispositius". La nostra estratègia d'investigació i desenvolupament és "-innovació material en cadena completa des dels àtoms fins als dispositius". No estem satisfets amb només processar els graus de materials estàndard; en canvi, participem profundament en tot el procés de disseny de materials, fosa, processament i tractament. Col·laborem amb les principals institucions de recerca en metal·lúrgia, química física de superfícies i tribologia per entendre i controlar el comportament dels materials a escala micro-nano. La nostra filosofia és: per a cada repte clínic específic, personalitzar els "gens materials" més adequats. Això ens requereix no només ser competents en els processos de fabricació, sinó també convertir-nos en professionals i innovadors en la ciència dels materials, assegurant-nos que els nostres productes estiguin preparats per al màxim rendiment a nivell molecular.

Perspectives de futur

De cara al futur, estem passant dels "-materials d'alt rendiment" als "materials actius intel·ligents". Estem compromesos a desenvolupar materials compostos amb capacitats d'auto-detecció, com ara la incorporació de sensors de fibra òptica distribuïda a la matriu metàl·lica, fent de la canonada en si un portador intel·ligent per detectar l'estrès i la temperatura. Al mateix temps, estem desenvolupant superfícies bioactives carregant ions antibacterians (com ara plata, zinc) o promovent factors de formació òssia (com BMP-2), de manera que el tub interior rígid pugui participar activament en els processos de curació de teixits o antiinfecció mentre compleix la seva missió de suport mecànic. De manera més prospectiva, estem investigant estructures intel·ligents "impressió 4D" basades en aliatges amb memòria de forma o materials electroestrictius, amb l'objectiu de crear la propera generació d'eixos quirúrgics intel·ligents que puguin ajustar de manera autònoma la rigidesa o la forma local durant els passos quirúrgics clau segons programes preestablerts o estímuls externs (com la temperatura corporal, el camp elèctric).