p Os materiais usados ​​na biomedicina devem ser caracterizados por biodegradabilidade controlada, força suficiente e ausência total de toxicidade para o corpo humano. A busca por tais materiais é, Portanto, não é uma tarefa simples. Nesse contexto, os cientistas estão interessados ​​no magnésio há muito tempo. Recentemente, usando técnicas como espectroscopia de aniquilação de pósitrons, os pesquisadores conseguiram demonstrar que o magnésio submetido ao tratamento de atrito mecânico de superfície obtém as propriedades necessárias para um material biocompatível. p Materiais com taxa de corrosão controlada estão ganhando cada vez mais interesse. Isso se aplica em particular à biomedicina, onde implantes feitos de polímeros naturais ou sintéticos são usados. Sua vantagem é que a taxa de decomposição pode ser facilmente ajustada em condições fisiológicas. Por outro lado, as propriedades mecânicas desses materiais são deterioradas no ambiente do corpo humano, tornando-os inadequados para aplicações de alta tensão. Por esta razão, Implantes metálicos à base de magnésio totalmente inofensivos ao corpo humano parecem ser uma boa opção.

p O magnésio é o metal mais leve que pode ser usado em aplicações estruturais. Devido à sua mecânica, propriedades térmicas e elétricas, bem como biodegradabilidade e a taxa controlada de corrosão, ele desperta grande interesse em pesquisadores que lidam com implantes biocompatíveis. Apesar dessas vantagens, o uso do magnésio como biomaterial para a produção de implantes não tem sido fácil devido ao índice de corrosão relativamente alto no ambiente do corpo humano. Contudo, este problema pode ser superado usando revestimentos apropriados.

p Em muitos anos de pesquisa, notou-se que a microestrutura de granulação fina dos materiais não apenas melhora suas propriedades mecânicas, mas também pode aumentar significativamente a resistência à corrosão. É por isso que uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Prof. Ewa Dryzek do Instituto de Física Nuclear da Academia Polonesa de Ciências em Cracóvia estabeleceu a meta de quantificar o impacto do tratamento de atrito mecânico de superfície (SMAT) de magnésio comercial em seu resistência à corrosão. Neste método, um grande número de bolas de aço inoxidável com alguns milímetros de diâmetro atingem a superfície do material alvo, causando deformação plástica da camada subsuperficial. A deformação plástica é acompanhada pela produção de um grande número de defeitos de rede cristalina.

p Técnicas de pesquisa típicas, como microscopia de luz e eletrônica, Difração de raios-X (XRD), difração de retroespalhamento de elétrons (EBSD), e medidas de microdureza foram utilizadas para descrever a microestrutura.

p "O exame microscópico revelou uma microestrutura que muda gradualmente da camada de superfície do material, formado durante o processamento SMAT. Observamos considerável refinamento do grão próximo à superfície tratada. Gêmeos de deformação eram visíveis mais profundamente, cuja densidade diminuiu com o aumento da distância desta superfície, "explica o Prof. Dryzek.

p Como parte deste trabalho, espectroscopia de aniquilação de pósitrons (PAS) foi usada pela primeira vez. A técnica é não destrutiva e permite a identificação de defeitos de rede em nível atômico. Consiste no fato de que quando os pósitrons são implantados em uma amostra de material e encontram suas antipartículas, ou seja, elétrons, eles aniquilam e se transformam em fótons que podem ser registrados. Um pósitron que encontra em seu caminho um defeito de volume aberto na estrutura do cristal pode ficar preso nele. Isso estende o tempo até que seja aniquilado. Medir o tempo de vida dos pósitrons dá aos pesquisadores uma imagem da estrutura da amostra em nível atômico.

p O objetivo de usar este método era, em particular, obter informações sobre a distribuição dos defeitos da rede cristalina na camada superficial resultante do tratamento SMAT. Também, foi empregado para estudar uma camada de material com uma espessura de alguns micrômetros, deitado logo abaixo da superfície tratada, e vincular as informações obtidas às propriedades de corrosão. Isso é importante porque os defeitos da rede determinam as propriedades principais dos materiais à medida que são utilizados, por exemplo, em metalurgia ou tecnologia de semicondutores.

p "O tempo de vida médio dos pósitrons na camada de 200 micrômetros obtida a partir do tratamento SMAT de 120 segundos mostra um alto valor constante de 244 picossegundos. Isso significa que todos os pósitrons emitidos da fonte que atingem esta camada se aniquilam em defeitos de estrutura, ou seja, átomos ausentes nos locais da rede cristalina chamados de vacâncias, que, neste caso, estão associadas a deslocamentos. Esta camada corresponde a uma área fortemente deformada com grãos finos. Deeper, o tempo médio de vida dos pósitrons diminui, o que indica uma concentração decrescente de defeitos, atingir a uma distância de cerca de 1 milímetro da superfície o valor característico para magnésio bem recozido com uma densidade relativamente baixa de defeitos estruturais, que foi nosso material de referência, "Estudante de doutorado Konrad Skowron, o autor principal do artigo e originador dos estudos, descreve os detalhes do trabalho.

p O processo SMAT influenciou significativamente o comportamento das amostras de magnésio durante os testes de corrosão eletroquímica. Mudanças estruturais causadas por SMAT aumentaram a susceptibilidade do magnésio à oxidação anódica, intensificando a formação de um filme de hidróxido na superfície e consequentemente levando a uma melhor resistência à corrosão. Isso é confirmado pelos resultados obtidos com o uso de um feixe de pósitrons no Joint Institute for Nuclear Research em Dubna, Rússia. Os resultados mostram que além dos limites de grão e subgrão presentes na superfície, também outros defeitos de cristal, como deslocamentos e vazios, podem desempenhar um papel essencial no comportamento corrosivo do magnésio.

p "Atualmente, estamos conduzindo um estudo semelhante para o titânio. O titânio é um metal amplamente utilizado na indústria aeroespacial, automotivo, energia e indústrias químicas. Também é aplicado como material para a produção de dispositivos biomédicos e implantes. Um método economicamente aceitável que permita a obtenção de titânio puro com microestrutura gradiente com grãos nanométricos em camadas adjacentes à superfície pode abrir perspectivas mais amplas para o uso do titânio em produtos importantes para a economia global e para melhorar o conforto da vida humana. "diz o Prof. Dryzek.