Publicação
Biomechanical performance of magnesium stents obtained by ultrasonic-microcasting. Numerical modeling and material experimental characterization
| Resumo: | O desejo constante de superação impulsiona a evolução num mundo moderno onde a mudança ocorre a uma velocidade estonteante. Os desafios tecnológicos e sociais são cada vez mais ambiciosos, o que se traduz na necessidade de soluções extraordinárias, uma situação transversal a todas as áreas do conhecimento. Tomando a área da manufatura e materiais como exemplo, tal torna-se evidente. Aplicações no âmbito das áreas aeroespacial, biomédica e ambiental encabeçam os interesses e prioridades das comunidades científica e industrial, o que é justificado pelo impacto que qualquer avanço nesses domínios poderá significar para a sociedade. Neste sentido, existe uma necessidade de materiais e processos que possibilitem obter o desempenho requerido para aplicação em cenários de grande exigência, como os referidos. O magnésio e as suas ligas são considerados fortes candidatos para aplicação nas áreas em questão, especialmente para o fabrico de stents biodegradáveis, dada a sua excelente biocompatibilidade. Não obstante, a sua baixa conformabilidade à temperatura ambiente, a elevada reatividade e fácil ignição durante o e rápida degradação sob condições fisiológicas dificulta a sua aplicação alargada. O presente estudo focou-se na investigação do potencial da aplicação de tratamento por ultrassons no processo de fundição da liga de magnésio AZ91D-Ca, com o objetivo de melhorar as propriedades do material através da modificação da sua microestrutura. O tratamento foi aplicado em dois momentos distintos: (i) no banho metálico, de forma a promover a sua desgaseificação e (ii) durante o vazamento e solidificação do material, de modo a promover a afinação e modificação da microestrutura. A degradação do material e consequente efeito nas propriedades mecânicas foi investigada através da realização de testes dinâmicos de imersão em Earle’s Balanced Salt Solution. As curvas de tensão-deformação resultantes dos ensaios de tração do material imerso até 7 dias foram utilizadas como dados de entrada do modelo numérico desenvolvido com o objetivo de simular o processo de colocação do stent e otimizar a sua geometria. Os resultados obtidos demonstraram que o tratamento por ultrassom pode modificar significativamente a microestrutura da liga de magnésio AZ91D-Ca, melhorando as suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, o que, de acordo com os dados obtidos através da simulação numérica, se mostrou determinante no desempenho do stent. |
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| Autores principais: | Gomes, Inês Varela |
| Assunto: | Ligas de Magnésio Fundição Tratamento por Ultrassons Análise de Elementos Finitos Stent Magnesium alloys Casting Ultrasound Treatment Finite Element Analysis Stent |
| Ano: | 2022 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | tese de doutoramento |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade do Minho |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | RepositóriUM - Universidade do Minho |
| Resumo: | O desejo constante de superação impulsiona a evolução num mundo moderno onde a mudança ocorre a uma velocidade estonteante. Os desafios tecnológicos e sociais são cada vez mais ambiciosos, o que se traduz na necessidade de soluções extraordinárias, uma situação transversal a todas as áreas do conhecimento. Tomando a área da manufatura e materiais como exemplo, tal torna-se evidente. Aplicações no âmbito das áreas aeroespacial, biomédica e ambiental encabeçam os interesses e prioridades das comunidades científica e industrial, o que é justificado pelo impacto que qualquer avanço nesses domínios poderá significar para a sociedade. Neste sentido, existe uma necessidade de materiais e processos que possibilitem obter o desempenho requerido para aplicação em cenários de grande exigência, como os referidos. O magnésio e as suas ligas são considerados fortes candidatos para aplicação nas áreas em questão, especialmente para o fabrico de stents biodegradáveis, dada a sua excelente biocompatibilidade. Não obstante, a sua baixa conformabilidade à temperatura ambiente, a elevada reatividade e fácil ignição durante o e rápida degradação sob condições fisiológicas dificulta a sua aplicação alargada. O presente estudo focou-se na investigação do potencial da aplicação de tratamento por ultrassons no processo de fundição da liga de magnésio AZ91D-Ca, com o objetivo de melhorar as propriedades do material através da modificação da sua microestrutura. O tratamento foi aplicado em dois momentos distintos: (i) no banho metálico, de forma a promover a sua desgaseificação e (ii) durante o vazamento e solidificação do material, de modo a promover a afinação e modificação da microestrutura. A degradação do material e consequente efeito nas propriedades mecânicas foi investigada através da realização de testes dinâmicos de imersão em Earle’s Balanced Salt Solution. As curvas de tensão-deformação resultantes dos ensaios de tração do material imerso até 7 dias foram utilizadas como dados de entrada do modelo numérico desenvolvido com o objetivo de simular o processo de colocação do stent e otimizar a sua geometria. Os resultados obtidos demonstraram que o tratamento por ultrassom pode modificar significativamente a microestrutura da liga de magnésio AZ91D-Ca, melhorando as suas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, o que, de acordo com os dados obtidos através da simulação numérica, se mostrou determinante no desempenho do stent. |
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