Medikal UHMWPE'nin kuru ve sulu ortamlardaki sürtünme ve aşınma davranışı

Abstract

Yapılan çalışmada UHMWPE pimin paslanmaz çelik ile beraber ve kuru ve sulu ortamlarındaki sürtünme ve aşınma özelliklerini pim-on-diskte deneysel olarak incelenmiştir.Tezde öncelikle biyomalzemeler ve UHMWPE hakkında bilgi verilmiştir. Sonra polimerlerin aşınma ve sürtünme özellikleri açıklanmış, daha sonra ise UHMWPE'nin biyomalzeme olarak çok kullanıldığı eklem replasmanı tedavisindeki rolü ve mekanizması açıklanmıştır. Tezin son bölümlerinde yapılan deneyler ve deney sonuçları aktarılmıştır.Yapılan deneylerde GUR 1020'nin değişik hız ve yüklerdeki sürtünme değerleri bilgisayar ortamına aktarılarak otomatik olarak ölçülmüştür. Deney başlangıcında ve bitiminde pimlerin ağırlıkları ölçülerek aşınma miktarları ve sıcaklıkları elde edilmiştir. Sıvı ortamlar; saf su, saf su+ yumurta albümini, Hank'ın dengeli tuz çözeltisi (HBSS) ve bu çözeltiye eklenen hiyalüronik asittir (HBSS+HA). Deney odası ortamının sıcaklığı ve ortam nemi deney süresince takip edilmiştir. Deney sıvılarının sürtünme ve aşınma mekanizması üzerindeki etkileri incelenmiştir. Yapılan deneyler sonucunda HBSS+HA'lı sıvı ortamda sürtünme ve aşınma değerlerinin diğer ortamlardakinden daha iyi olduğu görülmüştür. En yüksek sürtünme ve aşınma değerlerinin kuru ortamda olduğu belirlenmiştir.Aşınmaya direnci iyi olduğu bilinen UHMWPE'nin bu özelliği çalışmalarımızda ortaya çıkmıştır. Aşınma çok düşük değerlerde çıkmıştır. En yüksek aşınmaya sahip ortam kuru ortamdır. En düşük aşınma oranı ise HBSS+HA ortamındadır. Ancak sıvı ortamdaki değerler birbirine çok yakındır. Teste tabi tutulan deneylerde sürtünme ve aşınma için en etkili unsurun kayma hızı ve sıvının etkisi olduğu görülmüştür. Kayma hızının artmasıyla sürtünme katsayısı artmıştır. Aynı kayma hızındaki deneylerde yükün artmasıyla sürtünme katsayısı düşmüştür.

In this work, friction and wearing properties of UHMWPE with steel under friction conditions in wet and dry environments are experimentally investigated by using a pin-on-disc device.In this thesis, Biomaterials and UHMWPE are primarily explained. Then, wear and friction properties of polymers, and finally the role and mechanism of UHMWPE in joint displacement treatment in which UHMWPE is mostly used as a biomaterial is explained. In the final section of this work, the experimental studies and their results are represented.The friction values of GUR 1020 for different speed and loads are transferred to the computer environment and automatically calculated through the experiments. The weights of pims are measured at the beginning and at the end of the experiments, thus the friction values and the temperatures are measured. The fluid medias were distilled water, distilled water with egg albumin, Hank?s balanced salt solution (HBSS) and hyaluronic acid which is added on HBSS (HBSS+HA). The temperature and humidity of the test environment is continuously measured through all tests. The effects of test fluids on the friction and wearing mechanism are investigated. It?s seen from test results that the friction and wearing values of HBSS+HA fluid media are better than other medias. The highest friction and wearing values are obtained in dry conditions.UHMWPE has been believed to have a good wearing property, and this property of UHMWPE has been revealed in our studies. The environment that exhibits the highest wearing behavior is the dry environment, and the lowest wearing ratio is obtained in HBSS+HA media. But the values in fluid medias are very close to each other. In experiments that are exposed to a test, sliding velocity and fluid are obtained to be the most effective components for the friction and wearing values. The friction coefficient was increased with the increase in sliding velocity. In experiments that are performed under the same sliding velocity, the friction coefficient was decreased with the increase in load.