A influência do contra-corpo no comportamento tribológico em ambientes biológicos de filmes DLC

Abstract

Nos dias que correm cada vez mais surgem problemas nas articulações ósseas, seja em virtude do aumento da longevidade do Homem, de patologias como a obesidade, ou devido ao excesso de esforço físico. Não é, assim, de estranhar que cada vez mais se recorra à utilização de próteses para ultrapassar estes problemas. Contudo, a duração limitada destas próteses requer intervenções cirúrgicas em prazos normalmente inferiores a 15 anos. No sentido de ultrapassar o défice de qualidade de vida que estas intervenções proporcionam, o revestimento da prótese com filmes de DLC, poderá permitir aumentar a sua durabilidade para um tempo de vida útil que, na grande maioria de casos a possa considerar já como definitiva. Tendo em vista estes aspectos, o âmbito deste trabalho centra-se no estudo tribológico de filmes de DLC:H, depositados pela técnica PECVD sobre substratos de aço (DIN X153CrMoV12) e liga de titânio (Ti6Al4V). Com o intuito de simular o ambiente biológico humano, os testes foram realizados em meios de solução salina e soro de feto bovino, às temperaturas ambiente e 35°C. Os elementos antagonistas utilizados foram o aço 100Cr6, DLC:H, PEEK e uma liga de Cr-Co. A caracterização estrutural, morfológica e mecânica dos filmes depositados em ambos os substratos foi realizada, respectivamente, por difracção de raios X, espectroscopia Raman, perfilometria óptica 3D, nanoindentação e indentação deslizante. Tal como esperado, os testes revelaram propriedades muito semelhantes nas amostras revestidas, com excepção da rugosidade, oriunda da diferença já existente nos substratos não revestidos. Os ensaios tribológicos revelaram que as proteínas presentes no soro de feto bovino promovem influência significativa no atrito, devido à extensão linear que sofrem promovendo ligações livres de hidrogénio que podem ser estabelecidas com a superfície do DLC. A temperatura não se mostrou preponderante nos valores do coeficiente de atrito. Entretanto, a rugosidade dos filmes foi o parâmetro mais determinante nos valores dos coeficientes de atrito e desgaste, facto que pôde ser interpretado como a alteração ao regime de lubrificação elastohidrodinâmico. Em conclusão, este trabalho contribuiu com informações para o estudo da vida útil do filme de DLC em diferentes meios biológicos e levantou algumas questões que mostram que este tema ainda não está totalmente consolidado. Palavras-chave: DLC, tribologia, soro de feto bovino, solução salina