高硬度薄膜牙科鑽頭表面特性與骨組織靜態力學分析

本研究針對牙科鑽頭使用壽命與生物相容性做有效提升為目標，
從以往文獻可以知道，有相當多工具使用氮化鈦(TiN)、氮化鋁(AlN)、
氮化鉻(CrN)等硬質薄膜材料提高耐用性。藉由氮化處理後之工件表
面可以得到高硬度、高熔點、高化學穩定性及低摩擦係數等特性，基
材則保持原有之韌性，且此類硬質薄膜材料已逐漸應用於生醫領域。
本研究使用CAD (Computer aided design) – SolidWork 將既有之牙科
鑽頭與改良設計過後之圖式輸入，再行利用CAE (Computer aided
engineering) – ANSYS 進行牙科鑽頭與骨組織間之靜態力學模擬，以
求最佳外型與尺寸設計。其後進行精密加工製得自行設計之牙科鑽頭，
並採用射頻磁控濺鍍技術、調整製程參數、披覆400 nm (T1)、1200 nm
(T2)，1200 nm (T3)氮化鋁鈦薄膜於不銹鋼基材上，佐以OM、SEM、
AFM 進行表面型態觀察，Contact angle meter、Nano-Indenter 測得鍍
膜情況，同時利用有限元素ANSYS 進行牙科鑽頭、氮化鈦薄膜與骨
組織間之靜態力學、熱力學模擬，以求氮化鈦最佳披覆厚度，並探討
細胞毒性之反應。