Lab6_kost

Цель работы

Используя микрофотографии структуры пористого никелида титана,

полученные с помощью СЭМ, найти значение коэффициента пористости структуры

Основные положения

Никелид титана и сплавы на его основе представляют собой многообещающие пористые материалы для использования в медицине. Это обусловлено их уникальным сочетанием свойств, обеспечивающих высокую эффективность в различных медицинских приложениях. Ключевыми характеристиками никелида титана являются:

1. Биомеханическая совместимость:

Нитинол обладает способностью соответствовать закону запаздывания

(гистерезису) биологических тканей, что позволяет создавать имплантаты, более гармонично интегрирующиеся в организм и снижающие риск отторжения. Это особенно важно для имплантатов, подвергающихся циклическим нагрузкам,

таких как протезы суставов или сердечные клапаны.

2. Высокая эластичность:

Ниобий-титан обладает выдающимися упругими свойствами, включая способность к обратимой деформации при значительных нагрузках. Эта характеристика важна для создания упругих элементов медицинских устройств,

например стентов, которые должны поддерживать просвет сосуда, сохраняя при этом гибкость и устойчивость к разрушению.

3. Эффект памяти формы:

Способность никелида титана изменять свою форму в ответ на изменение температуры или приложенного напряжения (эффект памяти формы) открывает возможности для разработки инновационных медицинских устройств с минимальной инвазивностью. Например, никелид-титановые стенты могут

2

вводиться в сосуд в сложенном виде

Рисунок 1 – а) Высокопроницаемый пористый материал из никелида титана б) Пористая структура никелида титан

Для применения в медицине пористый никелид титана – это материал, в

котором поровое пространство имеет важное функциональное значение, так как в процессе эксплуатации оно заполняется тканевыми жидкостями и живыми тканями организма.

Рисунок 2 – Образование (а) и рост (б) зародышей костной ткани в пористом никелиде титана, а – хЗОО, б – х500.

Исследования взаимодействия пористого проницаемого никелида титана с различными тканями организма (проведенные в течение 20 лет) показали эффективность использования данного класса сплавов в качестве имплантационного материала благодаря комплексу уникальных свойств:

3

1)Наличию проницаемой пористости.

2)Свойств сверхэластичности.

3)Памяти формы.

4)Высоких коррозионных характеристик в условиях знакопеременной деформации.

5)Биохимической и биомеханической совместимости с тканями организма.

Для подробного анализа взаимодействия различных тканей организма с пористыми имплантатами из никелида титана создавали специально пористый

TiNi с заданными физико-механическими характеристиками, аттестованной пористой структурой, и имплантировали его на разные сроки в разные ткани организма

4

Обработка результатов эксперимента

Для определения процентного соотношения черного и белого цветов на микрофотографии были использованы программы Adobe Photoshop и GIMP.

Рис. 1 – 8-битное исходное изображение «1-3.bmp» и его гистограмма

Гистограмма представляет собой двухмерный график, где значения по горизонтальной оси (OX) соответствуют оттенкам серого (яркости) от 0 до

255 (от черного до белого цвета), а значения по вертикальной оси (OY) –

количеству пикселей соответствующего оттенка в изображении.

По гистограмме исходного изображения было получено значение медианы, равное 84, то есть среднее значение яркости составляет 84.

Далее из полутонового изображения было получено бинарное изображение, каждый пиксель которого представляет один из двух цветов,

кодируемых нулем или единицей. Бинарное изображение было получено с помощью команды «порог» (для данной команды требуется значение медианы).

5

Рис. 2 – Бинарное изображение

Рис. 3 – анализ гистограммы в программе GIMP

На рисунке 3 получена информация о процентном содержании белого и черного цветов в изображении.

6

Вывод

В ходе лабораторной работы было проведено определение процента пористости образца пористого никелида титана с использованием программного обеспечения Adobe Photoshop сс. Анализ был основан на процентном соотношении белого и черного цветов на микрофотографиях материала.

Процент пористости образца пористого никелида титана составил

48,69 %. Данные значения были получены с помощью программ Adobe Photoshop и GIMP.

Это указывает на равномерное распределение пористости в образце.

Исходя из этого, можно сделать предположение о однородной структуре пористого никелида титана, где поры и пустоты равномерно распределены по образцу.

Однако, необходимо учесть, что нахождение процента пористости на основе анализа цветового соотношения на микрофотографии является приближенным методом и может давать оценку с определенным уровнем погрешности. Для более точных результатов рекомендуется использовать дополнительные методы и инструменты анализа, такие как программное обеспечение для обработки изображений или специализированные техники измерения пористости.

7