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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.25.2019.tde-05102021-082852
Document
Author
Full name
Luara Aline Pires
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
Bauru, 2019
Supervisor
Committee
Borges, Ana Flávia Sanches (President)
Furuse, Adilson Yoshio
Magdalena, Aroldo Geraldo
Vaz, Luís Geraldo
Title in Portuguese
Avaliação estrutural, morfológica e mecânica de cerâmica densa de hidroxiapatita bovina reforçada com nanotubos de TiO2 e nanopartículas de ZnO e TiO2
Keywords in Portuguese
Cerâmica
Hidroxiapatita
Nanomateriais
Nanopartículas
Nanotubos
Abstract in Portuguese
A Hidroxiapatita (HA) é um material biocompatível, osteocondutor e bioativo, apresentando excelentes propriedades osteogênicas que a credencia como substitutos de tecidos ósseos, porém apresenta baixas propriedades mecânicas, comparadas ao osso natural e dente. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência da adição de nanopartículas de óxido de zinco (ZnO) e dióxido de titânio (TiO2) e nanotubos de TiO2 em diferentes concentrações (1, 2 e 5%) na microestrutura e na resistência à flexão de uma cerâmica densa de hidroxiapatita bovina. Discos (Ø = 12,5 mm; espessura = 1,3 mm) foram preparados e submetidos à difração de raios-X (DRX), microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (MEV / FEG), resistência à flexão biaxial (BFS) e dureza Vickers (VH). Os dados BFS e VH foram submetidos a ANOVA e pós-teste de Tukey ( = 0,05) e análise de Weibull. DRX mostrou que a adição dos nanomateriais causou a formação de fases secundárias quando adicionadas 5% das nanopartículas de ZnO, ou em todas as porcentagens de nanopartículas de TiO2 / nanotubos, com a manutenção dos planos cristalográficos de HA. Os maiores valores de BFS foram mostrados para HA pura e com a adição de 5% de nanopartículas de TiO2, sem diferença entre eles, mas foram diferentes para os outros grupos (p = 0,067). A análise de Weibull mostrou que houve diminuição da resistência característica (0) em todos os grupos com reforços, exceto com 5% de nanopartículas de TiO2, que se apresentou próximo à HA pura. O módulo de Weibull (m) aumentou nos grupos com nanotubos de TiO2 à 5% e com nanopartículas de TiO2 à 2%, diminuiu com 1 e 2% de nanotubos de TiO2, enquanto não houve alterações nos grupos com 2 e 5% de nanopartículas de TiO2 e todos os grupos contendo nanopartículas de ZnO. Os resultados de VH demonstraram que a adição de 1% e 2% de nanopartículas de TiO2 apresentaram os maiores valores dentre todos os grupos e foram semelhantes entre si (p = 0,102), seguidos de 2 e 5% de nanopartículas de TiO2 e 5% de nanopartículas de ZnO, os quais obtiveram valores mais elevados que a HA pura. Este estudo concluiu que a mistura de HA com 5% de nanopartículas de TiO2 é a mais promissora para o reforço da cerâmica densa de HA bovina.
Title in English
Structural, morphological and mechanical evaluation of dense hydroxyapatite bovine ceramic reinforced with TiO2 nanotubes and ZnO / TiO2 nanoparticles
Keywords in English
Ceramics
Hydroxyapatite
Nanoparticles
Nanostructures
Nanotubes
Abstract in English
Hydroxyapatite (HA) is a biocompatible, osteoconductive and bioactive material. Albeit, it presents low mechanical properties, compared to natural bone and tooth. This study aimed to evaluate the influence of the addition of zinc oxide (ZnO) and titanium dioxide (TiO2) nanoparticles and TiO2 nanotubes in different concentrations (1, 2 and 5%) in the microstructure and in the flexural strength of a bovine hydroxyapatite dense ceramic. Disks (Ø = 12.5 mm, thickness = 1.3 mm) were prepared and submitted to Xray diffraction, field emission scanning electron microscopy (FE / SEM), biaxial flexural strength (BFS) and hardness Vickers (VH). The BFS and VH data were submitted to ANOVA and Tukey's post-hoc test ( = 0.05) and Weibull's analysis. XDR showed that the addition of the nanomaterials caused the formation of secondary phases when 5% of ZnO nanoparticles, or in all percentages of TiO2 nanoparticles / nanotubes, with the maintenance of crystallographic HA planes. The highest BFS values were shown for pure HA and with 5% TiO2 nanoparticles, with no difference between them, but were different for the other groups (p = 0.067). Weibulls analysis showed that there was a decrease in the characteristic resistance (0) in all groups with reinforcements, except with 5% of TiO2 nanoparticles, which was similar to the pure HA. Weibull (m) modulus increased in the groups with 5% TiO2 nanotubes and 2% TiO2 nanoparticles, decreased with 1 and 2% TiO2 nanotubes, whereas there were no changes in the groups with 2 and 5% nanoparticles of TiO2 and all groups containing ZnO nanoparticles. The VH results showed that the addition of 1 and 2% of TiO2 nanoparticles had the highest values among all groups and were similar to each other (p = 0.102), followed by 2 and 5% TiO2 nanoparticles and 5% of ZnO nanoparticles, which obtained higher values than pure HA. This study concluded that the mixture of HA with 5% TiO2 nanoparticles is the most promising for the reinforcement of dense bovine HA ceramics.
 
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LuaraAlinePires.pdf (5.76 Mbytes)
Publishing Date
2021-10-05
 
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