SOMMAIRE INTRODUCTION

SOMMAIRE
INTRODUCTION…………………………………………………………………………….4
CHAPITRE I : RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES
I .1 Généralités sur les biomatériaux ………………………………………………….6
I.1.1 Les champs d'application des biomatériaux …………………………………….8
I.1.1.1 Ophtalmologie……………………………………………………………………….8
I.1.1.2 Odontologie - Stomatologie………………………………………………………..8
I.1.1.3 Chirurgie Orthopédique…………………………………………………………….8
I.1.1.4 Cardiovasculaire…………………………………………………………………….8
I.1.1.5 Urologie/Néphrologie ………………………………………………………………9
I.1.2 Les directions de recherche ……………………………………………………….9
I.2 Les matériaux à vocation de biomatériaux……………………………………….9
I.2.1 Les métaux et alliages métallique ……………………………………………….10
I.2.2 Les céramiques ………………………………………………………………… ..11
I.2.3 Les polymères et autre matière molle …………………………………….........12
I.2.3.1 La recherche de polymères fonctionnels ………………………………………12
I.2.3.2 La recherche de polymères résorbables ………………………………………12
I.3 Les matériaux d'origine naturelle ………………………………………………..13
I.4 Les besoins de connaissances en amont des biomatériaux………………. …14
I.4.1 Conception de biomatériaux, propriétés physicochimiques……………………14
I.4.2 Biocompatibilité et Bio fonctionnalité ……………………………………............15
I.5 Acier inoxydable ……………………………………………………………………15
I.5 .1 Composition des aciers inoxydables……………………………………………..16
I.5 .2 Les éléments d’addition……………………………………………………………16
I.5.2.1 Le chrome…………………………………………………………………………...16
I.5.2.2 Le carbone ………………………………………………………………………….16
I.5.3 Autres éléments ……………………………………………………………………17
I.5.4 Types d'aciers inoxydables………………………………………………………...17
I.6 L'acier inoxydable de type 316L…………………………………………………..19
I.6.1 Applications………………………………………………………………………….19
I.6.2 Elément chimique en % par poids ………………………………………….........19
I.6.2.1 les Propriétés ……………………………………………………………………...19
I.7 le titane……………………………………………………………………………….20
I. 7.1 Propriétés Physiques ……………………………………………………………...20
1.7.1.1 Propriétés Physique de base ……………………………………………………20
I.7.1.2 Biocompatibilité …………………………………………………………………..21

I.7.2 Propriétés Chimiques……………………………………………………………..21
I.7.2.1 Corrosion classique du titane ……………………………………………………21
I.7.2.2 Corrosion spécifique du titane……………………………………………………22
I.7.2.3 Industrie chimique ………………………………………………………………...22
I.7.2.4 Secteur biomédical ………………………………………………………………...23
I.8 Les essais de corrosion des biomatériaux …………………………………........23
I.9 Les milieux …………………………………………………………………………...25
1.9.1 Milieux naturels ……………………………………………………………………..25
I.9.2 Milieux artificiels ……………………………………………………………………...26
I.10 La corrosion …………………………………………………………………….......27
I.10.1 Principes de base de la corrosion métallique …………………………………...27
I.11 Série galvanique de quelques métaux……………………………………………..29
I.12 Influence du milieu biologique…………………………………………………........29
I.12.1 Eléments importants du milieu ………………………………………………........29
I.12.2 Influence du milieu biologique …………………………………………………….30
I.12.3 Types de corrosion en milieu biologique …………………………………………30
I.12.3.1 Corrosion par piqûre…………………………………………………………. …30
I.12.3.2 Corrosion en présence de crevasse……………………………………………30
I.12.3.3 Corrosion inter granulaire………………………………………………………..30
I.12.3.4 Corrosion sous contrainte………………………………………………………..31
CHAPITRE II: LOGICIEL ET PROCEDURE DE SIMULATION
II. COMSOL Multiphysics Logiciel de simulation ………………………………………32
II.1 Configuration ………………………………………………………………………….32
II.1.1 La famille de produits COMSOL ………………………………………………….32
II.1.2 La société COMSOL ……………………………………………………………….32
II.1.3 Marques déposées ………………………………………………………………….33
II.1.4 L’innovation crée la valeur ajoutée ………………………………………………33
II.1.5 La réalité est multiphysique ………………………………………………………33
II.2 Version 3.2a de COMSOL Multiphysics …………………………………………...33
II.3 Modélisation multiphysique …………………………………………………………35
II.3.1 Mise en route rapide pour COMSOL …………………………………………….35
II.4 l’équation de Nernst Planck …………………………………………………………37
CHAPITRE III : RESULTATS DE SIMULATION

Partie I :caverne en surface …………………………………………………………….38
III.1 Etude de la caverne localisée au niveau de la couche de Titane ………………38
III.1.1 le milieu physiologique simulé par une solution de NaCl à 0.9%..................38
III.1.1.1 Influence des contours …………………………………………………………38
III.1.1.2 Influence de la profondeur de la caverne……………………………………..40
III.1.1.3 Valeurs du pH en horizontal …………………………………………………….41
III.1.2 Influence de la géométrie de la caverne ………………………………………..43
III.1.2 .1 Influence du contour ……………………………………………………………43
III.1.2.2 Influence de la profondeur de la caverne……………………………………45
III.1.2.3 Valeurs du pH en horizontal …………………………………………………..46
III.1.3 Solution de Brugirard……………………………………………………………47
III.1.3.1 Influence des contours ………………………………………………………….48
III.1.3.2 Influence de la profondeur de la caverne ……………………………………48
III.1.4 cas où la caverne atteint le substrat……………………………………………...51
III.1.4.1 le milieu physiologique simulé par une solution de NaCl à 0.9%...............51
III.1.4.1.1 Influence des contours ………………………………………………………...52
III.1.4.1.2 Influence de la profondeur de la caverne………………………………......53
III.1.5 Solution de Brugirard………………………………………………………………53
III.1.5.1 Influence de la profondeur de la caverne ……………………………….........54
Partie II :
III.2 Caverne à l’interface Ti /316L……………………………………………………55
III.2.1 le milieu physiologique simulé par une solution de NaCl à 0.9%..................55
III.2.2 Les réactions chimiques se produisant à l’intérieur de la cavité de la piqûre. 56
III.2.3 Influence de la profondeur de la caverne ………………………………………57
III.2.3.1 Influence des contours …………………………………………………………..57
III.2.3.2 Valeurs du pH en horizontal …………………………………………………….58
III.2.4 Solution de Brugirard ……………………………………………………………...60
III.2.4.1 Influence de la profondeur de la caverne …………………………………….61
III.2.4.2 Influence des contours …………………………………………………………..61
III.2.4.3 Valeurs du pH en horizontal…………………………………………………….62
Discussion …………………………………………………………………………………65
Conclusion……………………………………………………………………………...….66
Références bibliographiques……………………………………………………...……67

SOMMAIRE
INTRODUCTION…………………………………………………………………………….4
CHAPITRE I : RECHERCHES BIBLIOGRAPHIQUES
I .1 Généralités sur les biomatériaux ………………………………………………….6
I.1.1 Les champs d'application des biomatériaux …………………………………….8
I.1.1.1 Ophtalmologie……………………………………………………………………….8
I.1.1.2 Odontologie - Stomatologie………………………………………………………..8
I.1.1.3 Chirurgie Orthopédique…………………………………………………………….8
I.1.1.4 Cardiovasculaire…………………………………………………………………….8
I.1.1.5 Urologie/Néphrologie ………………………………………………………………9
I.1.2 Les directions de recherche ……………………………………………………….9
I.2 Les matériaux à vocation de biomatériaux……………………………………….9
I.2.1 Les métaux et alliages métallique ……………………………………………….10
I.2.2 Les céramiques ………………………………………………………………… ..11
I.2.3 Les polymères et autre matière molle …………………………………….........12
I.2.3.1 La recherche de polymères fonctionnels ………………………………………12
I.2.3.2 La recherche de polymères résorbables ………………………………………12
I.3 Les matériaux d'origine naturelle ………………………………………………..13
I.4 Les besoins de connaissances en amont des biomatériaux………………. …14
I.4.1 Conception de biomatériaux, propriétés physicochimiques……………………14
I.4.2 Biocompatibilité et Bio fonctionnalité ……………………………………............15
I.5 Acier inoxydable ……………………………………………………………………15
I.5 .1 Composition des aciers inoxydables……………………………………………..16
I.5 .2 Les éléments d’addition……………………………………………………………16
I.5.2.1 Le chrome…………………………………………………………………………...16
I.5.2.2 Le carbone ………………………………………………………………………….16
I.5.3 Autres éléments ……………………………………………………………………17
I.5.4 Types d'aciers inoxydables………………………………………………………...17
I.6 L'acier inoxydable de type 316L…………………………………………………..19
I.6.1 Applications………………………………………………………………………….19
I.6.2 Elément chimique en % par poids ………………………………………….........19
I.6.2.1 les Propriétés ……………………………………………………………………...19
I.7 le titane……………………………………………………………………………….20
I. 7.1 Propriétés Physiques ……………………………………………………………...20
1.7.1.1 Propriétés Physique de base ……………………………………………………20
I.7.1.2 Biocompatibilité …………………………………………………………………..21

I.7.2 Propriétés Chimiques……………………………………………………………..21
I.7.2.1 Corrosion classique du titane ……………………………………………………21
I.7.2.2 Corrosion spécifique du titane……………………………………………………22
I.7.2.3 Industrie chimique ………………………………………………………………...22
I.7.2.4 Secteur biomédical ………………………………………………………………...23
I.8 Les essais de corrosion des biomatériaux …………………………………........23
I.9 Les milieux …………………………………………………………………………...25
1.9.1 Milieux naturels ……………………………………………………………………..25
I.9.2 Milieux artificiels ……………………………………………………………………...26
I.10 La corrosion …………………………………………………………………….......27
I.10.1 Principes de base de la corrosion métallique …………………………………...27
I.11 Série galvanique de quelques métaux……………………………………………..29
I.12 Influence du milieu biologique…………………………………………………........29
I.12.1 Eléments importants du milieu ………………………………………………........29
I.12.2 Influence du milieu biologique …………………………………………………….30
I.12.3 Types de corrosion en milieu biologique …………………………………………30
I.12.3.1 Corrosion par piqûre…………………………………………………………. …30
I.12.3.2 Corrosion en présence de crevasse……………………………………………30
I.12.3.3 Corrosion inter granulaire………………………………………………………..30
I.12.3.4 Corrosion sous contrainte………………………………………………………..31
CHAPITRE II: LOGICIEL ET PROCEDURE DE SIMULATION
II. COMSOL Multiphysics Logiciel de simulation ………………………………………32
II.1 Configuration ………………………………………………………………………….32
II.1.1 La famille de produits COMSOL ………………………………………………….32
II.1.2 La société COMSOL ……………………………………………………………….32
II.1.3 Marques déposées ………………………………………………………………….33
II.1.4 L’innovation crée la valeur ajoutée ………………………………………………33
II.1.5 La réalité est multiphysique ………………………………………………………33
II.2 Version 3.2a de COMSOL Multiphysics …………………………………………...33
II.3 Modélisation multiphysique …………………………………………………………35
II.3.1 Mise en route rapide pour COMSOL …………………………………………….35
II.4 l’équation de Nernst Planck …………………………………………………………37
CHAPITRE III : RESULTATS DE SIMULATION