Han-Cheol Choe

This study presents a novel approach to enhance the multifunctionality of Ti–6Al-4 V alloys for bio-implant surfaces by integrating tungsten oxide (WO3) nanoparticles with hydroxyapatite (HA) through dual-stage processing: direct incorporation during plasma electrolytic oxidation (PEO) at 280 V for 180 s, followed by hydrothermal treatment (HT) at 120 °C for 18 h. Unlike previous works that primarily focus on either single-step coating or basic surface modifications, this work uniquely combines PEO and HT to achieve a synergistic effect on microstructural evolution, phase integration, and coating densification. Advanced characterization revealed that the coating step significantly modifies the crystallinity and morphology of WO3 and HA phases, promoting a compact, interlocking porous layer with improved mechanical and chemical stability. The formation of an interlock bridging zone between the inner TiO2 oxide and outer composite layer further enhances adhesion strength and structural integrity, ensuring long-term coating durability under physiological conditions. SBF immersion for 48 h confirmed enhanced apatite-forming ability in the WO3-doped and hydrothermally treated coatings compared with the undoped surface, indicating superior in vitro bioactivity. The coatings exhibit enhanced corrosion resistance via lowered chloride ion degradation and generate reactive oxygen species (ROS) contributing to potent antibacterial activity against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. This novel dual-function strategy with biocompatible aspects of WO3 with the osteoconductive properties of HA offers a promising pathway for durable, antimicrobial implant surfaces that support tissue integration and longevity beyond conventional PEO coatings. This approach extends beyond existing studies by emphasizing the mechanistic role of HA/WO3 in orchestrating phase interactions and surface chemistry to realize improved biological and electrochemical performance tailored for dental and orthopedic implants.

본 연구에서는 임상적으로 사용 전후 부식표면과 0.9% NaCl 용액에서 전기화학적 양극 분극시험을 이용하여 세 가지 교정용 Ni-Ti, Ti-Mo, SS 와이어의 내식성을 분석하였다. 부식전위(E_corr), 부식전류밀도(I_corr), 그리고 부식후 표면변화를 분석하여 전기화학적 거동을 비교하였다. Ni-Ti 와이어는 가장 높은 내식성(E_corr = -0.248 V vs. SCE, I_corr = 5.52×10^-9A)을 보였으며, 금속용해가 최소화되고, 안정적인 부동태피막과 장기적인 표면안정성을 보였다. Ti-Mo 와이어는 중간정도의 내식성(E_corr = –0.679 V, I_corr = 1.73×10^-8 A)을 보였으며, 활성영역에서 전류가 빠르게 증가하고 부동태영역이 불안정하였다. SS 와이어는 낮은 부식저항성(E_corr = –0.441 V, Icorr = 4.16×10^-8 A)을 보였으며, 활성금속용해와 불안정한 부동태영역에서 민감성을 나타냈다. 전반적으로 내식성은 Ni-Ti > Ti-Mo > SS로 평가되었다. 본 연구결과는 Ni-Ti와이어는 우수한 강도를 제공하는 반면, Ti-Mo 와이어와 SS 와이어는 강도향상을 위해 표면개질이 필요할 수 있음을 시사한다.

본 연구에서는 하이브리드 이온빔 플라즈마 증착법을 이용하여 Ti-6Al-4V 합금 지대주 표면에 TiN, TiCN 및 DLC 나노복합 코팅을 증착하고, 기계적 특성, 내식성, 및 생체적합성을 평가하였다. Ti-6Al-4V 합금 지대주에 TiN, TiCN 및 DLC 코팅을 증착한 후 광학

이 연구는 Ni-Ti, Ti-Mo, SS 와이어에 DLC, TiCN, TiN 박막을 코팅하여 표면 특성을 평가하는 것을 목적으로 하였다. 표면 특성은 주사전자현미경(FE-SEM)과 에너지 분산형 분광기(EDS)를 이용하여 분석하였다. 또한, 코팅의 접착력을 평가하기 위해 긁힘(scratch) 시험, 마찰 거동을 평가하기 위한 마찰시험, 내식성을 확인하기 위한 전기화학적 부식시험을 실시하였다. DLC, TiCN, TiN으로 코팅된 모든 와이어의 표면 거칠기는 감소하였으며, 그 중에서도 DLC 코팅된 표면에서 가장 현저한 감소가 관찰되었다. 긁힘 시험 결과, 모든 코팅 시편에서 두 번째 임계 하중(Lc2) 이상에서도 박리가 발생하지 않았으며, 모든 코팅의 임계 하중은 30N을 초과하여 모재에 대한 우수한 접착력을 나타냈다. 마찰계수는 DLC 코팅에서 약 0.13으로 가장 낮았고, 그 다음은 TiCN(약 0.25) 순이었다. TiN은 초기에는 낮은 마찰계수를 보였으나 점차 0.9까지 증가하여, DLC가 가장 안정적인 마찰 특성을 제공함을 나타냈다. 부식 시험에서는 DLC 코팅 시편이 가장 높은 내식성을 보였으며, 반대로 TiCN 코팅 시편은 가장 높은 부식 전류 밀도와 가장 낮은 분극 저항을 보여 가장 낮은 내식성을 나타냈다. 부식 후 FE-SEM 분석 결과, DLC가 코팅된 SS 와이어는 산화물 형성이나 균열 없이 균일한 코팅층을 유지한 반면, TiCN 코팅 시편은 국소적인 박리와 부식현상이 뚜렷하게 나타나 가장 심한 코팅막의 퇴화를 보였다. 결론적으로, 이러한 결과는 심미적 요구와 내구성이 모두 요구되는 설측 교정에서 DLC 코팅 와이어가 임상적으로 특히 적합할 수 있음을 시사한다. 향후에는 모의 구강 환경에서의 시험과 장기 내구성 평가를 통해 임상 적용 가능성을 추가로 검증할 필요가 있다.