Revêtements multicouches à base de ZrO2 et ZrN, optimisation et caractérisations des propriétés pour des applications biomédicales

Abstract

Ce mémoire porte sur l’élaboration et la caractérisation de revêtements multicouches innovants à base de ZrO2 et ZrN, déposés par pulvérisation cathodique (PVD) sur de l’acier inoxydable 316L, dans l’objectif d’améliorer les performances des implants biomédicaux. Quatre architectures multicouches, binaires et ternaires, ont été développées : Zr/ZrO2, Zr/ZrN, Zr/ZrO2/ZrN et Zr/ZrN/ZrO2. Les analyses structurales, morphologiques et mécaniques ont révélé une nette amélioration des propriétés par rapport aux matériaux implantables conventionnels (Ti6Al4V, acier 316L), notamment en termes de dureté, d’adhérence et de rugosité de surface. Du point de vue électrochimique, les essais de polarisation en solution de SBF ont montré que les revêtements multicouches, en particulier Zr/ZrN, permettent de réduire le taux de corrosion de plus de 96 %, offrant une excellente barrière protectrice contre les environnements physiologiques agressifs. Sur le plan biologique, tous les revêtements ont favorisé la formation d’hydroxyapatite après immersion en plasma simulé, un indicateur clé de l’ostéointégration. Par ailleurs, les tests d’adhésion bactérienne ont démontré une réduction significative de la colonisation par Staphylococcus aureus, atteignant jusqu’à 94 % pour le système Zr/ZrO2. Ces résultats montrent que ces revêtements multicouches représentent une solution prometteuse pour une nouvelle génération d’implants médicaux plus durables, bioactifs, résistants à la corrosion et aux infections bactériennes.