Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ, работающие в Центре НТИ по новым функциональным материалам НГУ под руководством Сергея Веселова, кандидата технических наук и заведующего Лабораторией керамических и металлокерамических материалов, разработали технологию получения высококачественного субмикронного порошка α-Al₂O₃ для производства медицинской керамики с использованием отечественного сырья.
Проект выполняется при финансовой поддержке Фонда НТИ в Центре компетенций Национальной технологической инициативы. Работа ведется в рамках направления «Технологии моделирования и разработки новых функциональных материалов с заданными свойствами» на базе Новосибирского государственного университета. Перед научным коллективом, входящим в Консорциум по новым функциональным материалам и представляющим НГТУ НЭТИ, была поставлена задача создания замкнутого цикла производства биоинертной керамики для эндопротезов суставов, охватывающего этапы от синтеза порошкообразного материала до изготовления готовых изделий.
— Керамические материалы, содержащие оксид алюминия и диоксид циркония, широко используются для изготовления эндопротезов, испытывающих значительные нагрузки во время использования, в частности, для тазобедренных и коленных суставов. Это обусловлено их преимуществами, такими как высокая износостойкость, благодаря которой срок службы керамического импланта может достигать 20 лет, что значительно превышает срок службы металлического аналога. Также продукты износа керамических суставов не обладают цитотоксичностью – эти материалы биоинертны и хорошо взаимодействуют с организмом человека. В настоящее время лидерами в производстве алюмооксидной керамики для крупных суставов, особенно тазобедренных и коленных, являются Япония, Швейцария и Германия. В России отсутствует собственное производство керамического сырья, необходимого для изготовления медицинской керамики, что делает страну зависимой от импорта керамических компонентов для эндопротезов. В связи с этим, перед нами поставлена задача создания отечественной производственной цепочки, охватывающей все этапы: от получения сырья до выпуска готовых изделий , — отметил Сергей Веселов.
Благодаря разработке технологии синтеза субмикронного порошка α-Al₂O₃, специалисты лаборатории керамических и металлокерамических материалов получили возможность более эффективно контролировать физико-механические характеристики получаемого керамического материала. В ходе работы были разработаны методы управления геометрическими параметрами синтезируемого порошка, что позволяет производить керамику с требуемыми механическими свойствами.
Характеристики опытных образцов керамического порошка, созданного в НГТУ НЭТИ, соответствуют показателям продукции ведущих мировых производителей: химическая чистота превышает 99,5%, дисперсность не превышает 0,5 мкм, а фазовый состав состоит более чем на 99% из α-Al₂O₃.
В лабораторных условиях проводится успешное тестирование порошка, полученного в лаборатории, для производства алюмооксидной керамики.
Научный коллектив во главе с Сергеем Веселовым, совместно с Центром НТИ по новым функциональным материалам НГУ, начал процедуру патентования основных этапов разработки порошковой технологии. Помимо этого, Центр НТИ и команда разработчиков начали коммерциализацию созданных материалов и технологий их производства. В дальнейшем планируется поиск промышленных партнеров для широкого внедрения новых функциональных материалов в производство, а также технологий их изготовления.