Mr. Beliakou

Multi-Layer Sacrificial Ceramic Coatings: Apply several thin, low-cost ceramic (e.g., hydroxyapatite-based) layers instead of one thick expensive coating. Outer layers act as 'disposables' that slowly degrade in varying pH, protecting inner layers and extending overall implant life.

Apply plasma electrolytic oxidation (PEO) during manufacturing to grow a 5-20 µm thick, ceramic-like TiO2 layer with enhanced hardness and adhesion that withstands cyclic mechanical loading and pH swings better than the native passive film.

Establish a standardized post-operative maintenance program requiring quarterly professional debridement combined with daily neutral-pH antiseptic rinses calibrated to maintain oral pH above 6.5 around the implant site.

<h3 class="ql-direction-rtl ql-align-right">רעיון 2 – ציפוי TiN</h3>יישום ציפוי טיטניום ניטריד (TiN) בעל קשיות גבוהה ועמידות משופרת בפני שחיקה וקורוזיה בסביבת חלל הפה.

This project presents an innovative engineering solution for improving the corrosion resistance of dental implants. The proposed concept utilizes multi-layer ceramic and oxide coatings to provide long-term protection against corrosion, wear, and harsh oral conditions. By maintaining inner protective layers even after the outer layer degrades, the design aims to extend implant lifetime, improve reliability, and reduce the risk of implant failure. This concept was developed as part of the Engineering Thinking course in the Materials Engineering program.

Innovative Multi-Layer Coating Design for Dental Implant Corrosion Protection-Adan Daher + Natalie Obied

קורוזיה של שתלים בשניים - נטלי עביד+עדן דאהר

(Robustness) A system's ability to perform its intended functions in predictable ways and conditions.  Also includes durability and issues related to the performance or degradation in performance of an object or system over prolonged periods.

Reliability

שיפור עמידות השתל בפני קורוזיה באמצעות חיזוק שכבת ההגנה על פני השטח והפחתת קצב שחרור יוני המתכת לסביבה הביולוגית.

Another dimension

Cheap short-living objects

Composite materials

The extent to which a user is able to learn how to operate, operate or control a system or object.  The convenience of use.

Ease of operation

הוספת ציפוי מגן מתקדם לשתל עשויה להגדיל את מורכבות תהליך הייצור, להאריך את זמן הייצור ולהעלות את עלויות הייצור בהשוואה לשתל רגיל.

כי פתרונות ההגנה הקיימים אינם מספקים עמידות מספקת לאורך זמן בתנאים הקיימים

כי לאחר פגיעה בשכבת ההגנה המתכת נחשפת לסביבה ומתחילים תהליכי קורוזיה אלקטרוכימיים

כי שכבת התחמוצת נפגעת ונשחקת לאורך זמן עקב החשיפה המתמשכת לתנאי חלל הפה

כי החיידקים והשינויים ברמת החומציות פוגעים בשכבת התחמוצת המגינה על פני הטיטניום

כי השתל חשוף לסביבה אגרסיבית בחלל הפה היא מכילה חיידקים שינוי ברמת החומציות ועומסים מכניים

מתרחשת קורוזיה בשתלים דנטליים מטיטניום, הגורמת לפגיעה בביצועי השתל, לשחרור יוני מתכת ולירידה באורך חיי השתל

Implement a mandatory pre-market multi-modal corrosion qualification protocol combining 12-month cyclic potentiodynamic polarization, tribocorrosion under simulated mastication, and ion-release quantification in pH 3-9 media, rejecting any implant batch that exceeds 0.1 µg/cm²/day metal ion release.

Establish a standardized post-operative maintenance program requiring quarterly professional debridement combined with daily neutral-pH antiseptic rinses calibrated to maintain oral pH above 6.5 around the implant site.

Apply plasma electrolytic oxidation (PEO) with incorporated zinc or gallium ions to create a thick, crystalline TiO2 layer that both strengthens the oxide against acid attack and locally inhibits bacterial metabolism and acid production.

Apply plasma electrolytic oxidation (PEO) during manufacturing to grow a 5-20 µm thick, ceramic-like TiO2 layer with enhanced hardness and adhesion that withstands cyclic mechanical loading and pH swings better than the native passive film.

Alloy titanium with 0.5-2% niobium or tantalum during manufacturing to accelerate spontaneous repassivation kinetics and reduce anodic dissolution rates immediately after oxide layer breach.

Implement atomic layer deposition (ALD) of doped titanium oxide or zirconia nanolayers (5-20 nm) on implant surfaces to create conformal, pinhole-free barriers with enhanced chemical stability under cyclic pH and mechanical stress.

Innovative Multi-Layer Coating Design for Dental Implant Corrosion Protection-Adan Daher + Natalie Obied

Current situation

Disadvantages

Ideal final result

Gaps

Problem statement