Регистрация / Вход
Прислать материал

14.575.21.0094

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.575.21.0094
Тематическое направление
Индустрия наносистем
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка методов получения адаптивных композиционных наноматериалов на основе обладающего свойствами памяти формы нитинола медицинского и общетехнического назначения
Докладчик
Рыклина Елена Прокопьевна
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели исследования:
1. Разработка композиций и технологий получения новых адаптивных композиционных наноматериалов на металлической основе с наполнителями, обладающими способностью контролируемым образом реагировать на изменяющиеся внешние воздействия, в том числе выполняющими функции сенсорных, управляющих и/или исполнительных элементов, изменяя свои функциональные свойства, для "умных" датчиков, узлов различных конструкций медицинского и общетехнического назначения.
2. Разработка и использование оптимальных режимов термомеханической обработки, включая интенсивную пластическую деформацию, для создания уникальных устройств медицинского и технического назначения нового поколения с предельно высокими функциональными характеристиками, позволяющими реализовать принципиально новые технологии хирургических вмешательств.
Задачи исследования:
1. Проведение прикладных исследований структуры и функциональных свойств СПФ Ti-Ni.
2. Разработка оригинальных конструкций и устройств технического и медицинского назначения и технологий их производства.
3. Разработка рекомендаций по использованию полученных результатов и применению созданных экспериментальных образцов технического и медицинского назначения.
Актуальность и новизна исследования
К настоящему времени возможности управления свойствами СПФ с помощью схемы ТМО, включающей низкотемпературную ТМО (НТМО) и последеформационный отжиг (ПДО), использованы далеко не в полной мере. Дополнительные резервы повышения ФС заключаются в совместном варьировании структурного и фазового состояния аустенита и параметров внешних воздействий в диапазоне высоких степеней деформации.
Актуальность исследований подкрепляется все возрастающим спросом на интеллектуальные устройства из СПФ нового поколения технического и медицинского назначения с высокой степенью надежности и недостижимыми ранее характеристиками.
Проведенные исследования создали базу для дальнейшего развития работ в этом направлении - разработки новых технологий обработки, в частности, с использованием РКУП и многоосевой изотермической деформации по схеме “Max-Strain” и наведения эффектов памяти формы в СПФ на основе Ti-Ni, обладающих предельно высоким комплексом функциональных характеристик ЭПФ, сверхупругости и биосовместимости и предназначенных в качестве наилучших металлических материалов для медицинских имплантов, а также термочувствительных устройств для технического применения, в частности, рабочих элементов термозапорных газовых клапанов и датчиков повышения температуры газовой среды. Таким образом, предлагаемый комплекс исследований для перспективного проекта является актуальным и естественным развитием передовых научных направлений в области сплавов с памятью формы.
Описание исследования

Для наиболее полной реализации ресурсов функциональных параметров ЭПФ, ОЭПФ и СУ и изыскания дополнительных возможностей управления этими параметрами следует изучено совместное влияние совокупности факторов путем их варьирования: исходного фазового состава (В2-аустенит, промежуточная R-фаза, В19'- мартенсит), структурного состояния (рекристаллизованного, наносубзеренного и нанокристаллического на различных этапах старения и их смеси) и параметров внешних воздействий при наведении ЭПФ и ОЭПФ на их функциональные характеристики. Для получения разных структурных состояний применяли  низкотемпературную термомеханическую обработку (НТМО) в сочетании с последеформационным отжигом (ПДО) в интервале температур 250 - 700 °С.

В процессе выполнения работы использован весь комплекс современных методов исследования структуры и фазовых превращений; механические и специальные (функциональные) термомеханические испытания; электрохимические исследования; медико-биологические исследования in vitro.

По результатам поисковых исследований, составлен алгоритм, который может быть рекомендован в качестве руководства при выборе режимов ТМО, обеспечивающих получение нужного структурного состояния и температурно-деформационной схемы наведения эффектов памяти формы и соответственного требуемого уровня функциональных характеристик в зависимости от поставленной цели для достижения того или иного сочетания свойств в готовом изделии.

Полученные результаты  использованы при разработке интеллектуальных устройств медицинского и технического назначения с предельно высокими функциональными характеристиками.

В результате работы созданы устройства медицинского назначения нового поколения для сердечно- сосудистой, эндоскопической и абдоминальной хирургии, с уникальными характеристиками, позволяющими реализовать принципиально новые технологии хирургических вмешательств, обеспечивающих недостижимый ранее социальный эффект при лечении населения. Устройства, разработаные в рамках проекта, не имеют аналогов и опережают мировой уровень. 

Внедрение новых разработок будет способствовать снижению смертности, процента инвалидизации населения и принесет весомый социальный эффект. 

Полученные в рамках проекта результаты исследований будут использованы в дальнейших исследованиях и разработках, проводимых в НИТУ «МИСиС».

 

Результаты исследования
  1. Составлен аналитический обзор научных и информационных источников по теме проекта, включающий анализ информации о структурообразовании, функциональных и механических свойствах; влияние температурно- деформационных параметров наведения ЭПФ и ОЭПФ на функциональные свойства СПФ на основе никелида титана.
  2. Исследованы влияние и функциональный отклик разрабатываемых АКНМ на различные внешние воздействия, в том числе: проведено комплексное исследование зеренной структуры и дефектности АКНМ после различных обработок; проведено комплексное исследование морфологии наноразмерного наполнителя АКНМ после различных обработок; исследованы фазовые превращения в АКНМ после различных обработок; исследованы функциональные свойства АКНМ после различных обработок, исследованы влияние и функциональный отклик разрабатываемых АКНМ на различные внешние воздействия; проведено исследование эволюции параметров ЭПФ и ОЭПФ при наведении эффектов в разных исходных фазовых состояниях, проведен анализ влияния параметров внешних воздействий при наведении ЭПФ и ОЭПФ на функциональные свойства АКНМ в разных исходных фазовых состояниях.
  3. Разработана технология изготовления сверхупругих скобок для степлера, использование которого позволит осуществлять хирургические вмешательства аорто-коронарного шунтирования минимально-инвазивным доступом. Усовершенствована конструкция степлера, которая позволяет обеспечить безотказное сбрасывание скобок при проведении операции. Новые конструктивные решения являются оригинальными и не имеют аналогов.
  4. Разработано клипирующее устройство (клипса) для создания гемостаза в кровеносных сосудах выполнено в двух типоразмерах для сосудов разного диаметра и разным кровяным давлением, которое имеет оригинальный дизайн, срабатывает без механического воздействия.
  5. Разработана конструкция скобок с ЭПФ для сшивания рваных и резаных ран века, которая позволит осуществлять операцию медицинскими работниками, не имеющими специального офтальмологического образования и навыков.
  6. Разработан универсальный оригинальный экстрактор с манипулятором, позволяющий извлекать камни, инородные тела и конкременты из полых органов при эндоскопическом доступе, а также при необходимости освобождать захваченные объекты.
  7. Изготовлены датчики повышения температуры газовой среды с ЭПФ по разработанной в рамках проекта технологии; выбраны режимы термообработки, обеспечивающие требуемые температуры восстановления формы
  8. Разработанная эскизная конструкторская документация на специальные установки для проведения стендовых испытаний экспериментальных образцов медицинских устройств, которая позволила провести стендовые испытания экспериментальных образцов медицинских устройств на основе АКНМ.
  9. Проведенные стендовые испытания медицинских устройств на основе АКНМ подтвердили, что все образцы удовлетворяют техническим требованиям и могут быть рекомендованы для проведения кадаверных испытаний и испытаний на животных в эксперименте.
Практическая значимость исследования
Полученные в рамках настоящего проекта научные и практические результаты, представляют значительный интерес для практического применения сплавов с памятью формы Тi-Ni и могут быть использованы для разработки элементов конструкций медицинского и технического назначения, работающих в условиях обратимого формоизменения.
Созданные устройства медицинского назначения нового поколения для сердечно- сосудистой, эндоскопической и абдоминальной хирургии, с уникальными характеристиками, позволяют реализовать принципиально новые технологии хирургических вмешательств, обеспечивают недостижимый ранее социальный эффект при лечении населения. Разработанные устройства в рамках проекта, не имеют аналогов и опережают мировой уровень.
Результаты ПНИ будут востребованы в любых медицинских учреждениях как в России, так и за рубежом, имеющих отделения сердечно-сосудистой, эндоскопической и абдоминальной хирургии.
Результаты ПНИ будут востребованы в частности следующими организациями: Промышленным центром «МАТЭК- СПФ» (г. Москва) и другими компаниями, производящими СПФ, ЗАО "Армгаз-НТ", МОУ «Институт инженерной физики» (г. Серпухов), компанией «GLOBETEK Pty. LTD» (г. Мельбурн, Австралия), НИИ имплантатов с памятью формы (г. Томск), Центром хирургии им. Б.В. Петровского РАМН, Научным центром сердечно-сосудистой хирургии им. Бакулева, Институтом хирургии им. А.В. Вишневского, ЦКБ им. Н.А. Семашко МПС РФ, ЦНИИ стоматологии и челюстно-лицевой хирургии, Институтом повышения квалификации ФМБА, ЦИТО, МОНИКИ и другими медицинскими организациями.
Постер

Постер 15.11.ppt