J. Phys. IV France 127 (2005) 193-197
DOI: 10.1051/jp4:2005127030

Élaboration de couches minces de carbone par ablation laser femtoseconde pour application aux biomatériaux implantables

A.-S. Loir¹, F. Garrelie¹, C. Donnet¹, J.-L. Subtil¹, M. Belin², B. Forest³, F. Rogemond¹ and P. Laporte<sup>1

1</sup>  Laboratoire Traitement du Signal et Instrumentation, CNRS UMR 5516, Université Jean Monnet, 10 rue Barrouin, Bâtiment F, 42000 Saint- Étienne, France
²  Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, CNRS UMR 5513, École Centrale de Lyon, 36 avenue Guy de Collongue, BP. 163, 69134 Ecully Cedex, France
³  Centre Science des Matériaux et des Structures, CNRS UMR 5146, Département Mécanique Physique et Interfaces, École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, 158 Cours Fauriel, 42023 Saint- Étienne Cedex, France

Résumé
Des films de tetrahedral amorphous-Carbon (ta-C) ont été déposés, sous vide poussé, par ablation d'une cible de graphite avec un laser Ti : saphir (durée d'impulsion 170 fs, fréquence de répétition 1 kHz, énergie maximale par impulsion 1,5 mJ, longueur d'onde 800 nm) sur substrats standard et sur biomatériaux (acier AISI 316L, polyéthylène à très haut poids moléculaire). Les propriétés de ces couches (structure, propriétés nanomécaniques et tribologiques) ont été caractérisées, en fonction des conditions d'élaboration, en examinant l'intérêt de l'utilisation d'un laser femtoseconde et leur capacité à satisfaire aux exigences spécifiques du domaine biomédical. Les propriétés d'adhérence des films ont été considérablement améliorées lors du dépôt sur des substrats en acier inoxydable préalablement préparés par décapage ionique in situ sous atmosphère d'argon. La surface hémisphérique d'une tête fémorale, en acier inoxydable, de prothèse de hanche de diamètre 22,2 mm a été revêtue d'un film de DLC adhérent et homogène en épaisseur. La résistance à l'usure de ce revêtement sera quantifiée à l'aide d'un simulateur de marche durant un million de cycles (correspondant à une année d'activité physique d'un être humain).

© EDP Sciences 2005