Новая российская технология пайки заметно улучшает медицинские инструменты и имплантаты.
Специалисты кафедры физических проблем материаловедения Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» разработали новую технологию пайки керамики и титана, которая может значительно улучшить производство медицинских имплантатов. Особенно важна эта разработка для эндопротезов тазобедренного сустава, где керамическая головка протеза соединяется с титановой ножкой. Основная проблема таких протезов состоит в том, что керамика, хотя и прочна, плохо выдерживает резкие нагрузки. Если человек с эндопротезом активно двигается или занимается спортом, головка протеза может треснуть.
Чтобы избежать этого, учёные предложили впаивать в керамическую головку металлическую титановую втулку, которая будет служить амортизатором, распределяя нагрузку между головкой и ножкой протеза. Однако соединить керамику и титан — непростая задача. Сегодня для пайки биосовместимых материалов чаще всего используется чистое золото, которое не подвержено коррозии и безопасно для организма. Но у этого метода есть серьёзный недостаток, помимо дороговизны материала. Температура его плавления составляет 1065°C, и пайка происходит при ещё более высокой температуре — около 1090°C. При таком нагреве керамика может потрескаться в период охлаждения.
Учёные нашли эффективное решение. Они предложили наносить на поверхность керамической головки микронасечки с помощью лазера, чтобы улучшить сцепление с металлом. Затем на керамику наносится порошок гидрида титана, который улучшает сцепление с припоем и предотвращает образование хрупких соединений. И на третьем этапе используется новый припой на основе титана, циркония и кобальта, который плавится при температуре 880°C. Это значительно снижает риск термического повреждения керамики и делает надёжность изделия более высокой. Кроме того, замена драгоценного золота на сплав титана значительно снижает стоимость имплантата.
Разработанная российскими специалистами технология может применяться не только для тазобедренных протезов, но и для других медицинских имплантатов, таких как зубные, зрительные или слуховые, а также для изготовления некоторых медицинских инструментов. Эта разработка открывает новые возможности для создания более надёжных, безопасных и доступных медицинских изделий.