Kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile biyouyumlu pirolitik karbon kaplama

Abstract

KİMYASAL BUHAR BİRİKTİRME YÖNTEMİ İLE BİYOUYUMLU PİROLİTİK KARBON KAPLAMA Hayati EKREN Anahtar Kelimeler : Biyomalzeme, Pirolitik Karbon, Kimyasal Buhar Biriktirme, Kaplama, Özet : Bu çalışmada, kalp kapakları ve vücut içi protezlerin, düzgün ve çatlak bulunmayan yüzeye sahip, yüksek kalitede pirolitik karbon ile kaplanması amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak, sıcak duvar prosesli, otomatik basınç ve akış kontrol teçhizatlı, kimyasal buhar biriktirme reaktörü imal edilmiştir. İmal edilen kimyasal buhar biriktirme reaktörü ile, 1300-1600 K sıcaklık aralığında ve atmosferik basınç altında, CH4+Ar ve CH4+H2 karışım gazlan ile, pirolitik karbon kaplama prosesi incelenmiştir. Yapılan çalışmalarda, kaplama sıcaklığı, reaktör çapı, CH4 molar konsantrasyonu ve toplam gaz debisinin, yüzey reaksiyon ve kütle transfer kontrollü rejimlerde, kaplama hızı ve morfolojisi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu incelemeler sonucunda, kimyasal buhar biriktirme yöntemi ile yüksek kalitede pirolitik karbon kaplamanın, CH4 (%40-50)+ Ar gaz karışımları ile 1400 K sıcaklıkta, iki tüplü reaktör sisteminde oluştuğu belirlenmiştir. Reaktör çapının azalması ve toplam gaz debisinin artmasının, kaplama morfolojisine etki etmediği, fakat bunun yanında kaplama oluşum hızım arttırdığı belirlenmiştir. Tek tüplü reaktör sisteminde gerçekleştirilen kaplamalarda uniform olmayan kaplamalar elde edilmesine karşılık, geliştirilen iki tüplü modifiye reaktör ile uniform kaplamalar elde edilmiştir. Fare ve köpek kobaylar üzerinde, yapılan biyouyum ve biyofonksiyon testleri, belirlenen bu optimum şartlardaki kaplamalarda çok iyi sonuçlar vermiştir.

BIOCOMPATIBLE PYROLITIC CARBON COATINGS WITH CHEMICAL VAPOR DEPOSITION TECHNIQUE Hayati EKREN Keywords; Biomaterials, Pyrolytic Carbon, Chemical Vapor Deposition, Coating Abstract: Pyrolytic carbon has been used extensively for prostheses such as artificial heart valves because of its excellent biocompatibility. The aim of this study was to produce high quality pyrolytic carbon coatings with smooth surface and no cracks. In order to achieve this, a hot-wall chemical vapor deposition (CVD) reactor equipped with automatic pressure and flow controller was constructed. The coatings were synthesized at temperatures of 1300-1600 K and at atmospheric pressure using gaseous mixtures of CHj+Ar and CH4+H2. Growth rate and morphology of the coatings were studied as a function of gas composition, temperature and reactor geometry. It was found that high quality pyrolytic carbon coatings were obtained with CH4 (% 40-50) + Ar gaseous mixtures at 1400 K in the modified reactor chamber with the inner tube. It was also found that the reactor diameter and the total gas flow rate did not influence the coating morphology, but increased the deposits safe. The use of the reactor chamber without inner tube resulted in non-uniform coatings, but the modified chamber with inner tube yielded high quality uniform coatings. Biocompatibility and biofunction tests conducted on rats and dogs revealed that biocompatibility of the coatings grown under the optimum CVD conditions was very good. ui