Laserowa modyfikacja bioresorbowalnych materiałów polimerowych w termicznych procesach formowania addytywnego


Opis projektu


W trakcie projektu przeanalizowany zostanie wpływ laserowego procesu addytywnego formowania struktur 3D na właściwości fizykochemiczne polimerów bioresorbowalnych w postaci mikrosfer poli(L-laktydu) (PLLA) oraz kompozytu z hydroksyapatytem poli(L-laktyd)/HAp.

Badania w ramach projektu przeprowadzone zostaną z zastosowaniem, opracowanego przez nas, nowego typu laboratoryjnego układu do spiekania mikroproszków przy wykorzystaniu dwóch wiązek laserowych: wstępnie podgrzewającej o dużej aperturze i płaskim rozkładzie mocy oraz właściwej – spiekającej zapewniającej wymaganą rozdzielczość.

Celem badań jest uzyskanie odpowiedzi na pytanie: w jaki sposób przygotowanie materiału i jego właściwości początkowe (m.in. krystaliczność, zawartość HAp, wielkość mikrosfer), dynamika procesu laserowego (gęstość energii obu wiązek: podgrzewającej i właściwej - spiekającej), atmosfera procesu oraz sposób postępowania wpływają na finalne właściwości materiału (struktury). Badania będą ukierunkowane zarówno na analizę wszelkich modyfikacji struktury polimeru/kompozytu, jak również na weryfikację hipotezy dotyczącej degradacji materiału w laserowo indukowanych procesach termicznych występujących podczas spiekania mikroproszków. Celem badań ponadto będzie identyfikacja mechanizmów oraz stopnia degradacji PLLA oraz kompozytu PLLA/HAp m.in. poprzez analizę masy cząsteczkowej, struktury chemicznej, a także zmiany właściwości termicznych oraz taktyczności polimeru. Wszelkie modyfikacje spowodowane procesem laserowym takie, jak na przykład degradacja, czy racemizacja mogą istotnie wpłynąć na stabilność właściwości mechanicznych, termicznych oraz czasu degradacji hydrolitycznej polimeru. Ponadto, planowane jest zbadanie wpływu dodatku do matrycy polimerowej cząstek hydroksyapatytu na stabilność termiczną i właściwości kompozytu po procesie laserowym. Obecność hydroksyapatytu może znacząco wpływać na racemizację poli(L-laktydu) w trakcie oddziaływania promieniowania lasera CO2.

Na podstawie wyników sformułowane zostaną tezy wyjaśniające mechanizmy degradacji (zmian strukturalnych) oraz wpływ poszczególnych czynników procesu i/lub przygotowania materiału na ich przebieg oraz intensywność.