Le titane et ses applications aux biomatériaux

Résumé du document

Le titane est un élément fort abondant de l'écorce terrestre avec des particularités tout à fait particulières. De part sa résistance mécanique et sa masse volumique, le titane est un matériau de choix dans de nombreuses applications, notamment dans les domaines aéronautique et aérospatial et dans l'industrie chimique.
De plus, son faible module d'Young étant proche de celui des os, comparé aux autres métaux, le titane est très utilisé dans le domaine des biomatériaux.

Extraits

[...] Les secteurs de la chirurgie réparatrice et de la suppléance fonctionnelle (exemple : prothèses) constituent le domaine d'application le plus important des biomatériaux. Evidemment, d'autres spécialités médicales recourent également à des outils d'investigation ou d'intervention endoscopique impliquant l'emploi de matériaux également appelés à être confrontés au milieu biologique. Par définition, un biomatériau est une substance qui ne provoque pas de réaction pathologique dans l'ensemble des différents tissus humains avec lesquels il est en contact. Il doit aussi conserver ses qualités initiales, c'est-à-dire qu'il ne doit pas se dégrader dans le temps. [...]

[...] Aussi, du fait de leurs excellentes propriétés de résistance à la corrosion et de leurs remarquables caractéristiques mécaniques, des alliages à base de titane sont actuellement utilisés. Par ailleurs, les métaux précieux restent d'un usage courant en odontologie. Odontologie Le titane est le métal le plus utilisé dans la confection d'implants et d'appareils chirurgicaux. Comme on l'a déjà dit, il est le plus biocompatible de tous les métaux par sa résistance à l'attaque des fluides, sa ténacité et son élasticité. [...]

[...] Influence de divers éléments sur les propriétés d'usage Influence de divers éléments d'insertion sur les propriétés d'usage L'hydrogène (bêtagène) : pas d'influence sur les propriétés mécaniques, provoque une baisse de ductilité du matériau L'oxygène, l'azote, le carbone (alphagène) : augmentation de la résistance mécanique, baisse de la ductilité. Influence de divers éléments de substitution sur les propriétés d'usage L'aluminium (alphagène) : durcit la phase ( ; on constate une amélioration de la résistance et une baisse de la ductilité ; la tenue au fluage est améliorée. L'étain (neutre) : durcit la phase ( ; il améliore le fluage et le compromis résistance ductilité aux températures cryogéniques. [...]

[...] En effet, un refroidissement rapide de la phase β conduit à une structure aiguillée fine ; on parle alors de morphologie aiguillée. Quand la vitesse de refroidissement diminue, le diamètre des aiguilles augmente, puis les aiguilles se transforment en lamelles d'épaisseurs de plus en plus importantes : c'est la morphologie lamellaire Par traitement thermomécanique ou parfois par simple traitement thermique sur structures déformées, on peut briser les lamelles en nodules sphériques. On obtient alors la morphologie équiaxe. Les lamelles et grains équiaxes peuvent coexister ; on a alors soit une microstructure duplex, soit une microstructure en collier. [...]

[...] Nécessité de l'hydroxyapatite Le principe des revêtements de surface ostéoconducteurs des prothèses est apparu en 1986 pour les prothèses de hanche. Le principe est simple : On projette (par une torche à plasma) une fine couche (150 microns en moyenne) d'hydroxyapatite qui vient se fixer à la surface des prothèses. L'hydroxyapatite est un composant minéral de l'os qui peut être fabriqué chimiquement. L'os voisin identifie l'hydroxyapatite comme un de ses constituants et vient se fixer rapidement sur le revêtement et donc sur la prothèse. [...]