Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Studies on diamond-like carbon and novel diamond-like carbon polymer hybrid coatings deposited with filtered pulsed arc discharge method

Esa Alakoski

Doctoral dissertation, November 2006.
University of Helsinki, Faculty of Medicine, Institute of Clinical Medicine and ORTON Orthopaedic Hospital, ORTON Research Institute, The Invalid Foundation and Helsinki University Central Hospital, Helsinki, Finland and Department of Physical Sciences, Accelerator Laboratory, University of Helsinki.

Timantti on poikkeuksellisten ominaisuuksiensa (äärimmäinen kovuus, kulutuskestävyys, korroosionkestävyys) takia erityisen houkutteleva materiaali kulutus- ja korroosionkestävyyttä vaativiin sovellutuksiin. Koska materiaalin pinta määrää sen ominaisuudet ja vuorovaikutukset ympäristön kanssa, on vuosien varrella yritetty kehittää pinnoitteita, joiden ominaisuudet vastaavat luonnontimantin ominaisuuksia. Pääasiallisena esteenä timanttipinnoitteiden käytännön sovellutuksille on ollut korkealaatuisten pinnoitteiden suuri sisäinen jännitys ja siitä aiheutuneet paksujen pinnoitteiden kiinnipysyvyysongelmat. Työssä käytetyt pinnoitteet valmistettiin korkea-energia -plasmatekniikalla. Timantti-polymeeri -hybridi pinnoitteiden valmistukseen käytetty kokeellinen plasmatekniikka on tutkimusryhmässämme kehitetty pidemmälle kuin missään muualla maailmassa. Tarkkaa teoreettista mallia korkea-energia -plasmojen synnystä ja käyttäytymisestä ei toistaiseksi ole olemassa. Ryhmämme on ratkaissut korkea-energia -plasmatekniikan avulla timanttipinnoitteiden kiinnipysyvyysongelmat ja pystymme valmistamaan aiempaa kymmeniä, jopa satoja kertoja paksumpia, korkealaatuisia ja äärimmäisen hyvin kulutusta sekä korroosiota kestäviä timanttipinnoitteita. Ryhmämme pääasiallisena tutkimuskohteena on ollut paksujen timanttipinnoitteiden kehittäminen teollisiin ja lääketieteellisiin sovellutuksiin kuten tekolonkkaniveliin. Kaupallisella tekolonkkasimulaattorilla tehdyissä kokeissa olemme todistaneet timanttipinnoitteen pienentävän nivelen kulumista ja korroosiota noin tekijällä miljoona verrattuna tällä hetkellä käytössä oleviin materiaaleihin. Ryhmämme on myös kehittänyt aivan uuden pinnoitemateriaalien tyypin, timantti-polymeeri -hybridi pinnoitteet. Hybridi pinnoitteissa yhdistyvät timantin poikkeukselliset mekaaniset ominaisuudet ja tarttumattomissa pinnoitteissa käytettävien polymeerien teflonin ja silikonikumin kyky hylkiä likaa. Hybridi-pinnoitteella vesipisarat lähtevät liikkeelle äärimmäisen helposti, jo 0,15 asteen kallistuskulma saa vesipisaran valumaan. Tämä on alhaisin maailmalla raportoitu kallistuskulma. Aiempi "maailmanennätys" oli 1 aste. Hybridipinnoitteiden mahdollisia teollisia ja lääketieteellisiä sovelluskohteita ovat esimerkiksi muovimuotit ja keinotekoiset sydänläpät.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 11.10.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki