Nonostante la sua struttura relativamente rigida nella catena,
notevole duttilità e può garantire una notevole deformazione plastica sia in trazione che in
compressione monoassiale. Nel campo delle piccole deformazioni ( ambiente il PEEK mostra una relazione lineare
caratterizzata dal modulo elastico (Fig.25).
Fig.25 Effetto della deformazione ingegnristica sulla tensione ingegneristica a T=23°C (a) e nel caso di tensione monoassiale di
Non appena la deformazione aumenta, il PEE
variazione di pendenza nella curva tensione/deformazione (Fig.25). La variazione di pendenza dovuta ad
dovuta alla trazione (quella mostrata in figura).
Oltre tale variazione di pendenza, il materiale va incontro a post seconda della temperatura e della velocità di def
Fig.26 Effetto della temperatura sulla curva tensione/deformazione (a) del 450G PEEK nel caso tensione di trazione monoassiale (rate 1,7 x 10
Caratteristiche meccaniche del PEEK e dei suoi compositi
Nonostante la sua struttura relativamente rigida nella catena, il PEEK vergine (vuoto) ha una notevole duttilità e può garantire una notevole deformazione plastica sia in trazione che in
compressione monoassiale. Nel campo delle piccole deformazioni (
ε=0,03
ambiente il PEEK mostra una relazione lineare tra la tensione e la deformazione, la cui pendenza è caratterizzata dal modulo elastico (Fig.25).
Fig.25 Effetto della deformazione ingegnristica sulla tensione ingegneristica a T=23°C (a) e nel caso di tensione monoassiale di compressione (b) del 450G PEEK
(KURTZ – DEVINE 2007, p. 4851)
Non appena la deformazione aumenta, il PEEK a temperatura ambiente present variazione di pendenza nella curva tensione/deformazione (Fig.25).
La variazione di pendenza dovuta ad un carico di compressione è del 30- dovuta alla trazione (quella mostrata in figura).
Oltre tale variazione di pendenza, il materiale va incontro a post-indurimento (o rammollimento), a seconda della temperatura e della velocità di deformazione (Fig.25 e Fig.26).
Fig.26 Effetto della temperatura sulla curva tensione/deformazione (a) del 450G PEEK nel caso tensione di trazione monoassiale (rate 1,7 x 10-4s-1) e (b) nel caso di compressione (rate 1 x 10
(KURTZ – DEVINE 2007, p. 4852)
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Caratteristiche meccaniche del PEEK e dei suoi compositi
il PEEK vergine (vuoto) ha una notevole duttilità e può garantire una notevole deformazione plastica sia in trazione che in
ε=0,03
), a temperatura tra la tensione e la deformazione, la cui pendenza èFig.25 Effetto della deformazione ingegnristica sulla tensione ingegneristica a T=23°C (a) compressione (b) del 450G PEEK
K a temperatura ambiente presenta una chiara
-40% rispetto a quella
indurimento (o rammollimento), a
Fig.26 Effetto della temperatura sulla curva tensione/deformazione (a) del 450G PEEK nel caso tensione di ) e (b) nel caso di compressione (rate 1 x 10-3s-1)
In condizioni di trazione monoassiale, nel caso delle grandi deformazioni, il PEEK subisce un allineamento molecolare e la locazione di un collo, complicando notevolmente la caratterizzazione del suo reale comportamento (lungo la curva tensione vera/d
Inoltre, lo stato di tensione triassiale locale, che evolve entro la porzione di regione a collo, limita il flusso di materiale plastico e contribuisce alla rottura del campione.
In Tab.8 sono elencate alcune delle prin
Tab.8 Principali proprietà del PEEK e del CFR
Come mostrato in Fig.25 e Fig.26, a meno che non venga superato il limite elastico, temperatura e velocità di deformazione non dovrebbero destare particolari preoccupazioni per i biomateriali PEEK impiegati per uso clinico. Le proprietà elastiche del PEEK
significativi a temperatura corporea (che
Tuttavia, il comportameto plastico è leggermente influenzato dalla velocità di deformazione a temperature fisiologiche. In compressione monoassiale, variando la velocità di deformazione di sette ordini di grandezza (10-4 s-1
ad un carico da impatto), la resistenza allo snervamento aumenta di circa il 30%. Una
interessanti fenomeni termo-meccanici, tra cui il cambiamento di cristallinità, il riscaldamento per una deformazione indotta, lo scolorimento macroscopico e la rottura viscoelastica, posso accompagnare l’alto tasso di deformazione del PEEK associ
La rilevanza del tasso di sensibilità dovrebbe essere considerata quando si eseguono valutazioni di test meccanici su dispositivi di impianto, che possono essere sottoposti a carichi di impatto o ad urti, come ad esempio protesi d’anca e
La rigidità del PEEK è dovuta al modulo elastico iniziale e al coefficiente di rammollimento e/o indurimento nelle grandi deformazioni.
In condizioni di trazione monoassiale, nel caso delle grandi deformazioni, il PEEK subisce un allineamento molecolare e la locazione di un collo, complicando notevolmente la caratterizzazione del suo reale comportamento (lungo la curva tensione vera/deformazione vera) fino alla rottura. Inoltre, lo stato di tensione triassiale locale, che evolve entro la porzione di regione a collo, limita il flusso di materiale plastico e contribuisce alla rottura del campione.
In Tab.8 sono elencate alcune delle principali proprietà del PEEK e del CFR-PEEK.
Tab.8 Principali proprietà del PEEK e del CFR-PEEK (test condotti a T=23°C) (KURTZ – DEVINE 2007, p. 4852).
Come mostrato in Fig.25 e Fig.26, a meno che non venga superato il limite elastico, temperatura e velocità di deformazione non dovrebbero destare particolari preoccupazioni per i biomateriali PEEK impiegati per uso clinico. Le proprietà elastiche del PEEK sono relativamete esenti da effetti
a temperatura corporea (che è inferiore alla temperatura di transizione vetrosa).
Tuttavia, il comportameto plastico è leggermente influenzato dalla velocità di deformazione a ompressione monoassiale, variando la velocità di deformazione di
1
, che corrisponde al carico quasi statico, a 10
ad un carico da impatto), la resistenza allo snervamento aumenta di circa il 30%. Una
meccanici, tra cui il cambiamento di cristallinità, il riscaldamento per una deformazione indotta, lo scolorimento macroscopico e la rottura viscoelastica, posso accompagnare l’alto tasso di deformazione del PEEK associato ad un impatto.
La rilevanza del tasso di sensibilità dovrebbe essere considerata quando si eseguono valutazioni di test meccanici su dispositivi di impianto, che possono essere sottoposti a carichi di impatto o ad urti, come ad esempio protesi d’anca e ancoraggi ossei.
La rigidità del PEEK è dovuta al modulo elastico iniziale e al coefficiente di rammollimento e/o indurimento nelle grandi deformazioni.
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In condizioni di trazione monoassiale, nel caso delle grandi deformazioni, il PEEK subisce un allineamento molecolare e la locazione di un collo, complicando notevolmente la caratterizzazione
eformazione vera) fino alla rottura. Inoltre, lo stato di tensione triassiale locale, che evolve entro la porzione di regione a collo, limita il
PEEK.
(test condotti a T=23°C)
Come mostrato in Fig.25 e Fig.26, a meno che non venga superato il limite elastico, temperatura e velocità di deformazione non dovrebbero destare particolari preoccupazioni per i biomateriali sono relativamete esenti da effetti è inferiore alla temperatura di transizione vetrosa).
Tuttavia, il comportameto plastico è leggermente influenzato dalla velocità di deformazione a ompressione monoassiale, variando la velocità di deformazione di , che corrisponde al carico quasi statico, a 103 s-1, che corrisponde ad un carico da impatto), la resistenza allo snervamento aumenta di circa il 30%. Una serie di meccanici, tra cui il cambiamento di cristallinità, il riscaldamento per una deformazione indotta, lo scolorimento macroscopico e la rottura viscoelastica, posso
ato ad un impatto.
La rilevanza del tasso di sensibilità dovrebbe essere considerata quando si eseguono valutazioni di test meccanici su dispositivi di impianto, che possono essere sottoposti a carichi di impatto o ad
Studi del comportamento a fatica dei compositi PEEK hanno rivelato che, in condizioni dinamiche, i compositi rinforzati con carbonio hanno una maggiore vita a fatica rispetto ai compositi PEEK rinforzati con materiale vetroso.
Test di biosensibilizzazione a norma ISO 10993 bioattività dei compositi PEEK; inolt
cromosomiche a causa del PEEK, dimostrando che non è un materiale cancerogeno per l’uomo. Sebbene le fibre di carbonio compromettano la duttilità del composito, la perdita di duttilità è compensata da un aumento sostanziale della resistenza (vedi Tab.8). Nel caso del composito del PEEK rinforzato con il 40% di HA
diminuisce del 45% (44 MPa), diventando così paragonabile all’osso cortical
Nella Fig.27 è raffigurata la scansione della superficie di frattura di un composito PEEK% HA microscopio elettronico, dove si può vedere
matrice PEEK.
Fig.27 Scansione della superficie di
22
Hydroxyapatite: buon materiale osteoconduttivo, cioè con la proprietà fisica di un materiale di innesto che permette la
vascolarizzazione e l’infiltrazione di cellule precursori
Studi del comportamento a fatica dei compositi PEEK hanno rivelato che, in condizioni dinamiche, positi rinforzati con carbonio hanno una maggiore vita a fatica rispetto ai compositi PEEK
Test di biosensibilizzazione a norma ISO 10993-10-1995 hanno dimostrato la biocompatibilità e bioattività dei compositi PEEK; inoltre, test di tossicità genetica non hanno mostrato aberrazioni cromosomiche a causa del PEEK, dimostrando che non è un materiale cancerogeno per l’uomo. Sebbene le fibre di carbonio compromettano la duttilità del composito, la perdita di duttilità è
ata da un aumento sostanziale della resistenza (vedi Tab.8). Nel caso del composito del EK rinforzato con il 40% di HA22; è stato dimostrato che il carico di rottura del materiale diminuisce del 45% (44 MPa), diventando così paragonabile all’osso corticale.
Nella Fig.27 è raffigurata la scansione della superficie di frattura di un composito PEEK% HA elettronico, dove si può vedere la completa delaminazione delle particelle di HA dalla
Fig.27 Scansione della superficie di frattura di un composito PEEK% HA-10 al microscopio elettronico (KURTZ – DEVINE 2007, p. 4855).
Hydroxyapatite: buon materiale osteoconduttivo, cioè con la proprietà fisica di un materiale di innesto che permette la vascolarizzazione e l’infiltrazione di cellule precursori.
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Studi del comportamento a fatica dei compositi PEEK hanno rivelato che, in condizioni dinamiche, positi rinforzati con carbonio hanno una maggiore vita a fatica rispetto ai compositi PEEK
1995 hanno dimostrato la biocompatibilità e re, test di tossicità genetica non hanno mostrato aberrazioni cromosomiche a causa del PEEK, dimostrando che non è un materiale cancerogeno per l’uomo. Sebbene le fibre di carbonio compromettano la duttilità del composito, la perdita di duttilità è
ata da un aumento sostanziale della resistenza (vedi Tab.8). Nel caso del composito del è stato dimostrato che il carico di rottura del materiale
e.
Nella Fig.27 è raffigurata la scansione della superficie di frattura di un composito PEEK% HA-10 al la completa delaminazione delle particelle di HA dalla
10 al microscopio elettronico
Attualmente, gli impianti ortopedici PEEK sono prodotti con un rivestimento termico al plasma di HA. In alternativa, gli impianti sono anche prodotti con un
prodotto dallo spruzzaggio al plasma di titanio, il secondo da un rivestimento termico al plasma di HA.
Controllando le caratteristiche della struttura superficiale, tra cui la porosità, riusciamo ad assicurare la fissazione tra l’osso e l’impianto.
Altro metodo impiegato per la lavorazione di materiale composito impiegato nelle protesi d’anca, è quello dello stampaggio ad iniezione di un nucleo di PEEK su una superficie strutturale tridimensionale.
Uno dei metodi più recenti, si basa sull’introduzione di porosità all’interno del PEEK durante la lavorazione. Utilizzando tecniche di Rapid Prototyping, attraverso tecniche di Selective L Sintering, si sono prodotte strutture in mate
Nella Fig.28 è rappresentato un esempio ingegneristico di superficie bioattiva degli impianti in PEEK.23
Fig.28 Esempio ingegneristico di superficie bioattiva degli impianti in PEEK: stadio di sviluppo, materiale PEEK poroso tridimensionale
23
KURTZ – DEVINE 2007 pp. 4851-4856.
Attualmente, gli impianti ortopedici PEEK sono prodotti con un rivestimento termico al plasma di HA. In alternativa, gli impianti sono anche prodotti con un doppio rivestimento: il primo strato prodotto dallo spruzzaggio al plasma di titanio, il secondo da un rivestimento termico al plasma di
Controllando le caratteristiche della struttura superficiale, tra cui la porosità, riusciamo ad assicurare zione tra l’osso e l’impianto.
Altro metodo impiegato per la lavorazione di materiale composito impiegato nelle protesi d’anca, è quello dello stampaggio ad iniezione di un nucleo di PEEK su una superficie strutturale
ecenti, si basa sull’introduzione di porosità all’interno del PEEK durante la lavorazione. Utilizzando tecniche di Rapid Prototyping, attraverso tecniche di Selective L
strutture in materiale composito costituite da PEEK por
Nella Fig.28 è rappresentato un esempio ingegneristico di superficie bioattiva degli impianti in
Fig.28 Esempio ingegneristico di superficie bioattiva degli impianti in PEEK: stadio di sviluppo, materiale PEEK poroso tridimensionale (KURTZ – DEVINE 2007, p. 4856)
4856.
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Attualmente, gli impianti ortopedici PEEK sono prodotti con un rivestimento termico al plasma di doppio rivestimento: il primo strato prodotto dallo spruzzaggio al plasma di titanio, il secondo da un rivestimento termico al plasma di
Controllando le caratteristiche della struttura superficiale, tra cui la porosità, riusciamo ad assicurare
Altro metodo impiegato per la lavorazione di materiale composito impiegato nelle protesi d’anca, è quello dello stampaggio ad iniezione di un nucleo di PEEK su una superficie strutturale
ecenti, si basa sull’introduzione di porosità all’interno del PEEK durante la lavorazione. Utilizzando tecniche di Rapid Prototyping, attraverso tecniche di Selective Laser
da PEEK poroso ed HA. Nella Fig.28 è rappresentato un esempio ingegneristico di superficie bioattiva degli impianti in
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