Duktile Keramiken für patientenspezifische Implantate

• Antragstellerin: Itziar Serrano-Munoz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568873784

Das Projekt "ImPatienCe" zielt darauf ab, "duktile" Komposite auf der Basis von ceriumstabilisiertem Zirkoniumdioxid (Ce-TZP-Komposite) zu untersuchen, die mit Hilfe der keramischen additiven Stereolithographie (SLA)-Technologie und konventioneller Technologie (als Referenz) hergestellt werden. Insbesondere wird ihre Zusammensetzung und/oder thermische Nachbehandlung und Sinterung mit dem langfristigen Ziel angepasst, patientenspezifische medizinische Keramikimplantate (z. B. für den Kiefer, das Kiefergelenk usw.) mit verbesserter Osseointegration, biomechanischen/funktionellen Eigenschaften und Haltbarkeit zu entwickeln. In diesem Projekt werden dreiphasige Ce-TZP-Verbundwerkstoffe optimiert, um eine höhere spannungsinduzierte Phasenumwandlungsplastizität (TRIP-Effekt) und eine geringere Anfälligkeit für Defekte zu erreichen, was zu einer höheren Zuverlässigkeit im Vergleich zu herkömmlichen spröden Biokeramiken (z. B. yttriastabilisiertes Zirkoniumdioxid) führt. Das Projekt konzentriert sich auf die Untersuchung der Entwicklung der Mikrostruktur während des Sinterns, die die spannungsinduzierte tetragonale (t) Phasenumwandlung steuert, des mechanischen Verhaltens auf verschiedenen Ebenen (Mikro und Makro) und der Reversibilität dieser Umwandlung durch Erhitzen. Wir schlagen einen originellen Ansatz vor, der auf einer Kombination aus eingehender mikrostruktureller Charakterisierung und mechanischen/thermischen In-situ-Experimenten basiert, um Echtzeit-Informationen über die Umwandlung der tetragonalen (t) Phase in die monokline (m) (induziert durch Spannung) oder m-t (induziert durch Erwärmung) zu erhalten, um die künftige Generation von polykristallinen Keramiken auf der Basis von Ce-TZP-Verbundwerkstoffen mit verbesserter Festigkeit, Duktilität, Zähigkeit, Haltbarkeit und Formgedächtnis-Effekt zu entwickeln. Letzteres wird für die Entwicklung neuer Strategien für das "Festhalten" implantierter Geräte nützlich sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Jérôme Chevalier; Dr. Thierry Douillard; Dr. Norberto Labrador; Dr. Cyril Langlois; Dr. Helen Reveron; Dr. Lucian Roiban
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Giovanni Bruno; Alexander Evans, Ph.D.; Dr. Andreas Kupsch