纯钛微弧氧化膜制备工艺的优化

优化了纯钛微弧氧化膜的制备工艺。将用优化后工艺制备的微弧氧化膜进行碱化处理,然后置于模拟体液(SBF)中培养,以观察其生物活性的优劣。采用正交设计法优化了实验方案,用综合评分法分析了氧化膜的孔隙率、孔密度和孔直径,确定最佳工艺条件为:正向电压400 V,占空比60%,频率550 Hz,氧化时间25 min。对在最佳工艺条件下制备的膜层进行了XRD、SEM和EDS测试,结果表明:优化工艺后生长的膜层由锐钛矿型的TiO2组成,陶瓷层表面分布大量微孔,孔隙率为0.70×108,孔密度为12%,孔径约为3μm。经碱化处理的膜层置于模拟体液中培养14 d后,膜层表面被生长出的类骨磷灰石完全覆盖,证明其具有良好的生物活性,且生长出的缺钙型磷灰石与人体自然骨成分相似。但是,随着培养时间的延长磷灰石层发生溶解。     

双步微弧氧化技术制备纯钛梯度膜层的研究

采用微弧氧化技术,以β-甘油磷酸钠和乙酸钙混合溶液为电解液,对样品进行预微弧氧化-微弧氧化复合工艺制备出含有羟基磷灰石与梯度结构的生物活性功能膜层。采用XRD、SEM、EDS等对膜层的相组成、形貌以及成分结构进行了分析,结果表明,预微弧氧化形成较小孔径结构的致密阻挡层,可以阻止基体金属离子向体内释放;进一步采用微弧氧化技术在预处理的样品表面制备出含羟基磷灰石的多孔生物活性功能膜层,使整个膜层沿垂直基体方向从致密结构的底层向多孔结构的表面层逐渐变化,膜层的成分从生物稳定性的底层向生物活性的表面层梯度变化;膜层表面成分主要由金红石型TiO2、锐钛矿型TiO2和低结晶程度的羟基磷灰石等相构成,具有梯度结构特征的膜层既保持了膜层的生物活性,又保证了膜层与基体具有高的结合强度。     

钛表面等离子体电解氧化制备的Ca-P-Si生物活性陶瓷膜的电化学性能

采用等离子体电解氧化法在钛表面制备Ca-P-Si生物活性陶瓷氧化膜。将纯钛及等离子体电解氧化后纯钛两种样品分别浸在37℃的Hank模拟体液中,用电化学实验分析其电化学性能。动电位极化曲线和交流阻抗结果表明,经过等离子体电解氧化处理后纯钛的自腐蚀电位升高了0.7V,经过28d的浸泡,微弧氧化处理后钛的阻抗值仍接近未处理时的1.5倍。微孤氧化陶瓷膜提高钛基体耐腐蚀性能归因于外层的羟基磷灰石层及微弧氧化的致密内层形成隔离层将基体与溶液隔离,起到了抗腐蚀作用。     

TiO2纳米管阵列的热稳定性及生物活性的研究

通过电化学阳极氧化法,在纯钛片表面制备得到TiO2纳米管阵列.研究了TiO2纳米管阵列的热稳定性,并通过模拟体液浸泡研究了其生物活性.采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分别对纳米管阵列的形貌和物相进行表征.结果表明,当热处理温度为300℃时,TiO2纳米管由无定形向锐钛型转变,温度升到500℃时转变为金红石型,升到600℃时TiO2纳米管阵列出现坍塌,700℃热处理时其形貌完全被破坏.生物活性研究表明,具有TiO2纳米管阵列的钛片经氢氧化钠溶液活化后具有良好的生物活性,能在模拟体液中诱导生成磷灰石.     

微弧氧化和碱处理对钛的细胞粘附和骨植入行为的影响研究

考察了微弧氧化处理和碱处理对钛表面形貌、涂层成分、羟基磷灰石沉积能力、细胞黏附、骨内植入的影响。结果表明,微弧氧化和碱复合处理后的钛表面TiO2薄膜呈现大量裂缝,表现出表面含大量OH-极性基团的纳米多孔网状结构,此微观结构和组成使材料诱导羟基磷灰石生成能力显著,利于成骨细胞黏附及繁殖,无细胞毒性,细胞兼容性好。通过植入兔股骨4和12周体内动物实验组织学切片表明,材料无毒、无刺激性,与周围组织间有良好的组织相容性,该材料植入动物骨环境中可刺激成骨,具有骨传导作用。相比下,微弧氧化和碱复合处理样品的生物相容性较为优异。     

钛阳极氧化膜的着色研究

TA2型纯钛植入材料在葡萄糖酸钠电解液中阳极氧化可得到丰富的色彩,增强了钛植入体的美观性和功能性.分析表明:工艺参数对氧化膜质量有着重要的影响.电压是影响膜层色彩的最主要的因素,颜色随着电压的变化而发生规律性的改变.经X射线衍射分析,纯钛表面经阳极氧化处理后,其表面生成了一层非晶态的氧化钛薄膜,并且钛晶体的各个表面沿不同结晶方向的腐蚀速率不相同.通过对氧化膜层显微观察和耐蚀性研究,证明阳极氧化及热处理可大大提高钛氧化膜在模拟体液中的热力学稳定性和耐蚀性,且适当的热处理可使非晶态的钛氧化膜转化为稳定的二氧化钛.     

电压对钛表面微弧氧化陶瓷层特性的影响

为了提高钛表面的生物活性,利用微弧氧化技术在钛表面制备了含有钙磷的多孔二氧化钛陶瓷层。研究了施加电压对多孔微弧氧化层的平均孔径、表面粗糙度、相成分、钙磷含量以及Ca/P原子比的影响。结果表明,随着微弧氧化电压的升高,平均孔径、表面粗糙度、膜层中钙磷含量以及Ca/P原子比都逐渐增大,膜层的相成分由锐钛矿逐渐向金红石转变,并且膜层中逐渐有羟基磷灰石生成。     

纯钛材微弧氧化电参数对陶瓷层组织结构的影响

以往就纯钛材表面微弧氧化陶瓷层表面积对提供羟基磷灰石生长条件的研究不多,为此,在Na2HPO4电解液中,采用微弧氧化法在纯钛材表面制得多孔结构的二氧化钛陶瓷层.研究了正向电压、频率对微弧氧化陶瓷层组织结构的影响.结果表明,随正向电压升高,膜厚增加,孔径增大,表面变得粗糙;随频率的增加,膜层表面变得光滑,孔径减小,膜厚减...     

医用钛合金微弧氧化膜的制备及其生物适应性能

在钛及钛合金表面生成羟基磷灰石（HA）来制备生物材料是医学应用中亟待解决的问题。利用微弧氧化工艺在Ti合金表面制备了HA膜,研究了膜层在模拟体液中浸泡前后的形貌、相结构、Ca与P原子分数比,并分析了膜层在模拟体液中的降解和沉淀机制以及浸泡后的耐磨性。结果表明：膜层在模拟体液中随浸泡时间延长而逐渐变厚;浸泡20d后膜层中...     

生物活性钛涂层

真空等离子喷涂的钛涂层经 ５．０ｍｏｌ／Ｌ ＮａＯＨ溶液处理后,将其浸泡在含 Ｃａ^２＋、ＨＰＯ_４^２－的模拟生理体液（ＦＣＳ和ＳＢＦ）中,考察涂层诱导羟基磷灰石生长过程,并评价其生物活性．用ＳＥＭ观察碱处理前后和在模拟生理体液中浸泡后钛涂层的形貌,用ＡＥＳ分析了碱处理前后钛涂层的表面成分;用ＸＲＤ、ＦＴ－ＩＲ和ＥＤＳ表征浸泡后涂层表面生长物的结构和成分;并测量了处理后钛涂层在浸泡过程中溶液中离子浓度和ｐＨ值的变化．结果表明,经处理的钛涂层在模拟生理体液中能诱导羟基磷灰石在其表面生长;在ＳＢＦ和ＦＣＳ分别形成碳酸羟基磷灰石层和含氧磷灰石的羟基磷灰石层．钛涂层的活性是由于碱处理后表面形成了网状和纤维状结构的Ｎａ－Ｔｉ－Ｏ化合物．这种化合物在模拟生理溶液中释放Ｎａ^＋,吸收Ｈ^＋;形成水化钛酸盐,诱导羟基磷灰石成核生长．     

微弧氧化合成钛酸钡膜的生物活性

采用微弧氧化技术在钛合金表面制备钛酸钡(BaTiO3)膜;分析极化处理后的BaTiO3膜表面生物活性,并探讨其诱导羟基磷灰石形成的机理。结果表明,BaTiO3膜极化后,在模拟体液中呈现出优于BaTiO3陶瓷块体的磷灰石诱导能力,其诱导磷灰石的能力与其表面的极性、粗糙多孔的表面形态、高的比表面积以及纳米晶特征有关;微弧氧化合成BaTiO3膜的细胞毒性小于等于1级,表示其具有好的生物相容性,且高电压制备的BaTiO3膜细胞增殖率比低电压制备的高。     

纯钛表面载银微弧氧化陶瓷膜的制备及性能EI北大核心CSCD

将微弧氧化和水热处理相结合,在纯钛表面制备载银微弧氧化陶瓷膜,改善其润湿性及耐蚀性,并赋予抗菌性。采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)对微弧氧化陶瓷膜层进行表征,通过接触角测试评价膜层亲水性,采用电化学测试对膜层耐蚀性进行评价,抗菌性实验分析膜层抗菌性。结果表明:载银微弧氧化陶瓷膜的表面形貌仍为火山多孔结构,纳米级Ag颗粒均匀分布在微孔周围。载银微弧氧化陶瓷膜的表面主要为TiO2和纳米Ag颗粒。载银微弧氧化陶瓷膜的亲水性比纯钛的亲水性高77.0%,比微弧氧化陶瓷膜的高68.2%。与纯钛相比,载银微弧氧化陶瓷膜的自腐蚀电位提高了0.44 V,与微弧氧化相比增加了0.31 V。微弧氧化陶瓷膜的抗菌率为32.2%,载银微弧氧化陶瓷膜的抗菌率大于99.9%。     

Ti6Al4V微弧氧化膜的生物相容性

采用微弧氧化(MAO)手段在Ti6Al4V表面制备TiO2陶瓷膜层,结合水热处理(HS)方法诱发膜层内生成羟基磷灰石(HA);以抗凝血性能、抗溶血性能、抗血小板黏附和材料的细胞毒性为指标,对Ti6Al4V基体合金、具有微弧氧化陶瓷膜层的Ti6Al4V合金和经水热合成处理后的Ti6Al4V微弧氧化膜层样品进行生物相容性综合评定。结果表明,经微弧氧化和水热合成处理后样品表现出优异的抗溶血性,良好的抗凝血性和血小板黏附以及无毒性,说明Ti6Al4V合金表面生成的羟基磷灰石复合薄膜赋予材料表面良好的生物相容性。     

二氧化钛纳米管上电沉积羟基磷灰石

在NaF和H3PO4水溶液体系中,用电化学阳极氧化法在钛板表面形成一层结构规整有序的高密度TiO2纳米管阵列.随后在阳极氧化的钛基材表面沉积磷酸钙盐涂层,再经碱热处理使磷酸钙涂层转变为羟基磷灰石涂层.扫描电镜(SEM)观察了TiO2纳米管的微观结构以及生成的羟基磷灰石的形貌,X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的相组成,电化学工作站(CHI660)研究了试样在模拟体液中的极化行为.结果显示,Ti金属表面制备的规整的TiO2管直径约100nm左右.电沉积涂层CaHPO4·2H2O经碱处理后转变为羟基磷灰石.     

酸-水热法辅以水热温度对钛材生物活性的影响

为提高医用钛材的生物活性,通过酸-水热复合法在其表面设计并制备了TiO_2纳米棒,探讨水热温度对钛表面TiO_2纳米棒形成的影响,然后对试样进行模拟体液生物活性实验,采用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)和X射线衍射仪(XRD)分析手段研究了钛表面生成产物的形貌、元素组成和物相组成.结果表明:随着水热温度的增加,二氧化钛层的表面形貌发生改变,从片状到棒状,之后纳米棒发生团聚;试样中金红石相和锐钛矿相的衍射峰强度随水热温度的增加而增强;水热温度为130℃时,钛表面可以形成尺寸均匀、长度基本一致的TiO_2纳米棒,其厚度、长度和直径分别为2.5μm、150 nm和10 nm,且纳米棒是由锐钛矿型和金红石型TiO_2的混合相组成.模拟体液生物活性实验后,水热处理后材料表面有富含Ca、P的羟基磷灰石生成,而羟基磷灰石的形成主要与纳米棒的形成和膜层的厚度有关.其中,水热温度为130℃时形成的纳米棒结构较好,膜层较厚,其表面诱导磷灰石沉积的含量最多,具有较好的生物活性.     

后处理工艺对阳极氧化钛生物活性的影响

钛及钛合金由于具有良好的力学、生物学性能,已成为良好的骨修复和替换材料。为了改善钛的生物活性,首先采用两步电化学阳极氧化法对金属纯钛进行表面改性,即使之表面形成多孔纳米结构,然后对样品进行不同的后处理,如450℃热处理,NaOH处理,NaOH-CaCl2处理,最后将后处理样品浸泡在人体模拟液(SBF)中,研究磷灰石在样品表面的生长情况。采用X射线衍射(XRD)、带能量散射谱(EDS)的场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)等对生成的磷灰石的物相、形貌、元素组成等进行表征。结果表明,非晶TiO2纳米管阵列不能诱导磷灰石在其表面生成,而经450℃退火处理后形成的结晶良好的锐钛矿相TiO2纳米管阵列具有一定生物活性,即可诱导部分磷灰石颗粒在其表面生成。进一步经NaOH-CaCl2溶液后处理可加速羟基磷灰石在样品表面的形成速度,样品在模拟体液(SBF)中浸泡8d后,表面生成的磷灰石厚度约为5μm,磷灰石层是由大量球形颗粒堆积而成的,而球形颗粒是由无数纳米薄片组成的花状结构。     

钛表面含银HA／TiO2复合微弧氧化膜的初步制备

本文利用微弧氧化技术,在钛基体表面制备了含银的HA／TiO2膜层,所用电解液由磷酸二氢钠（NaH2PO4·2H2O）、醋酸钙（CH3COO）2Ca·H2O）和氧化银（Ag2O）组成。分别利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）及X射线衍射仪（XRD）对膜层的表面及断面形貌、膜层元素组成及膜层相结构进行了分析。结果显示,所制备的微弧氧化膜主要由Ca、P、Ag、O和Ti几种元素组成,其相组成主要为金红石和锐钛矿型的二氧化钛,并含有羟基磷灰石。膜层中Ag元素的加入,使所得膜层除了可具有羟基磷灰石的生物活性外,还有望具有良好的杀菌作用。     

酸碱辅以热处理对钛表面生物活性的影响

利用先酸后碱复合处理钛表面,部分样品加热到450和700℃进行热处理,在钛表面获得不同形貌和不同晶型的TiO2薄膜。将样品浸泡于模拟体液中,观察表面HA沉积情况,并进行体外细胞毒性实验以探讨样品的生物相容性。结果表明,酸碱复合处理样品在450℃热处理后表现出最好的生物活性,主要归因于钛表面纳米级花蕊网状结构形貌。酸碱复合处理样品在700℃热处理后表现出最差的生物活性,这是因为此法处理后的样品表面呈现纳米棒晶体结构,纳米棒直径和长度均大于450℃热处理的纳米丝形貌的钛及未热处理钛,而且纳米棒紧密结合程度也高于450℃热处理及未热处理的钛,正是由于这样紧密的较大尺寸晶体结构造成其生物活性低于450℃热处理及未热处理的钛的情况。     

载银微弧氧化TiO2膜光催化杀菌研究

以磷酸钠为电解液,采用微弧氧化技术在钛网上直接制备TiO2膜,利用硝酸银光沉积法对该膜表面进行修饰,考察TiO2膜光催化杀灭空气中细菌的能力.利用XRD,SEM,EDX对微弧氧化膜晶型、表面形貌和成分进行观察分析.研究结果表明:微弧氧化TiO2膜主要由锐钛矿TiO2组成,随电解时间增长,锐钛矿TiO2增多,TiO2膜光催化杀菌效果明显好于单独紫外光的杀菌效果;光沉积银修饰可以改变微弧氧化TiO2膜的表面成分,改善膜的光催化性能.光沉积银微弧氧化TiO2膜和微弧氧化TiO2膜以及单独紫外光30 min的杀菌效率分别为95.2%,68.5%和36.1%.     

纳米钛基TiO_2薄膜生长特点和生物活性研究

采用直流磁控溅射法分别在纳米晶体钛和粗晶粒工业纯钛表面沉积TiO2薄膜,研究了纳米钛基TiO2薄膜的结构形貌、形核、生长、晶体结构和体外生物活性。用扫描电镜和X射线衍射仪分析了薄膜的表面形貌和晶体结构,用体外模拟人体体液浸泡诱导羟基磷灰石生长实验表征薄膜的生物活性。结果表明:纳米钛基薄膜形核率高,薄膜非常致密、光滑,晶粒细小,仅为粗晶粒钛基TiO2薄膜晶粒尺寸的一半,约100nm;钛基材纳米晶体化可促进薄膜由锐钛矿相向金红石相转变;钛基材纳米化可显著提高自身及其表面TiO2薄膜的生物活性。