Materiales compuestos de alumina-zirconia para aplicaciones biomédicas

Abstract

En la actualidad se asiste a grandes avances tecnológicos en lo que concierne al procesamiento de biomateriales cerámicos diseñados para ser implantados o incorporados dentro de un sistema vivo, con el objeto de reemplazar y/o restaurar la función del tejido u órgano deteriorado. Los cerámicos que no interaccionan con el tejido vivo denominados cerámicos bioinertes se utilizan en numerosas aplicaciones biomédicas. Entre ellos los materiales compuestos de Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZrO<SUB>2</SUB> que se usan principalmente en prótesis ortopédicas tales como componentes para prótesis de cadera y rodilla; hecho que motiva un estudio continuo del procesamiento y de las propiedades de los compositos Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZrO<SUB>2</SUB> a fin de mejorar el desempeño de los mismos. En esta tesis se estudia el procesamiento coloidal de los compositos Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZrO<SUB>2</SUB> y la evaluación de sus propiedades estructurales, mecánicas y estabilidad hidrotérmica. Los compositos se conforman a partir de mezclas de polvos comerciales de Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> y dos polvos de ZrO<SUB>2</SUB> parcialmente estabilizada con 3 mol% Y<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>, uno dopado con 0.3% p/p Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> (ZYA) y otro sin Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> (ZY). También se desarrollan compositos por un método coloidal que utiliza Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> y un precursor de Zr (IV), dichas mezclas sintéticas se denominan Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZC. A través de la sustitución de Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB> por varios contenidos de ZrO<SUB>2</SUB> de distinta naturaleza se desarrollan compositos Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZYA, Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZY y Al<SUB>2</SUB>O<SUB>3</SUB>-ZC, con diferente microestructura y en consecuencia propiedades mecánicas y estabilidad hidrotérmica. El aporte valioso de esta tesis es que permite seleccionar las condiciones de procesamiento de los compositos adecuadas para lograr valores óptimos de cada una de las propiedades mecánicas estudiadas y reducir la inestabilidad hidrotérmica de la ZrO<SUB>2</SUB> presente en los compositos.