HA-PLA和Zn掺杂HA-PLA的界面结构及性能模拟

人工合成的锌掺杂羟基磷灰石(Zn-doped hydroxyapatite,ZnHA)具有良好的生物亲和性、生物相容性、生物活性和骨传导作用,可作为一种优良的硬组织替代材料,但因有断裂韧性低、脆性高和抗疲劳强度差等缺点,限制了其临床应用,因此通常在Zn HA中加入第二相或多相(聚合物,如聚乳酸(polylactic acid,PLA))以增强其力学性能.为分析HA-PLA界面间的相互作用,采用分子动力学法研究HA、缺陷HA和ZnHA的3个晶面(001)、(100)和(110)与PLA复合之后的体系,分析其力学性能.结果发现,Zn的掺入会使HA-PLA的弹性性能有所下降;与缺陷HA-PLA相比,Zn掺杂的HA-PLA仍具有较好的稳定性与弹性性能,且(110)晶面的弹性性能比其他两个晶面更好.     

单晶硅表层机械力学特性的各向异性分析

为探究挠性筋结构单晶硅材料的各向异性特性以及KOH腐蚀工艺对其力学性能的影响规律,进行纳米压痕实验,并结合原子力显微镜观察单晶硅表层3个主晶面上压痕裂纹形貌随晶向的变化规律,分析单晶硅材料表层弹性模量、硬度、断裂韧性等机械力学特性参数在(001)、(110)及(111)3个主要晶面上沿各个晶向的变化规律;分析挠性筋结构单晶硅材料(001)晶面的KOH腐蚀工艺对其材料表面机械特性的影响规律.结果表明:挠性筋单晶硅在(001)晶面上弹性模量的各向异性变化幅度明显,硬度及断裂韧性各向异性的变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(110)晶面弹性模量和断裂韧性的各向异性变化幅度明显,硬度各向异性变化幅度不大;挠性筋单晶硅在(111)晶面硬度值、弹性模量及断裂韧性参数的变化幅度幅值均较小;确定了单晶硅表层3个晶面裂纹最易扩展的晶向方向,KOH腐蚀工艺使得单晶硅表面质量降低,腐蚀后暴露的表面微裂纹、缺陷等会使得单晶硅(001)晶面表层硬度、断裂韧性降低,从而降低了挠性筋结构的实际断裂强度.     

聚乳酸/壳聚糖/明胶复合丝线的性能分析

为获得具有良好生物活性和力学性能的组织工程支架用复合丝线,以聚乳酸(PLA)长丝为原料,经碱减量后将其与壳聚糖(CS)/明胶(Gel)水凝胶溶液进行复合,通过冷冻干燥法获得PLA/CS/Gel复合丝线.利用扫描电子显微镜、红外光谱仪、万能材料试验机、浸泡模拟体液法等对试样的形貌结构、力学性能及生物活性进行表征.结果 表...     

壳聚糖/明胶复合纤维的制备与性能

将可以完全降解的生物质材料壳聚糖(CS)与明胶(GA)进行共混,制备CS/GA复合溶液,对复合溶液的表观黏度进行了测试。通过湿法纺丝制备CS/GA复合纤维,研究了复合纤维的基本性能。在共混体系中,壳聚糖分子与明胶分子之间的相互作用,使得复合溶液以及复合纤维的性能相比较纯壳聚糖有了明显改变。实验结果表明,CS/GA复合溶液的表观黏度与GA含量有关,GA逐渐增加时,复合溶液的表观黏度出现先增后减的趋势。CS/GA复合纤维的力学性能相比纯CS纤维有显著提升,当GA的质量分数为15%时,CS/GA复合纤维的力学断裂强度达到3.58 cN/dtex。扫描电镜观察CS/GA复合纤维表面光滑。     

pH值对共沉淀法合成羟基磷灰石／壳聚糖复合粉体材料晶体形貌的影响

采用沸腾水浴共沉淀法,以尿素为pH调节剂制备了羟基磷灰石／壳聚糖（HA／CS）复合粉体材料,通过XRD、FTIR和SEM对晶体的组成、形貌进行了表征,考察了pH值对HA／CS晶体形貌的影响．结果表明,沸腾水浴共沉淀法可在较短时间内制备HA／CS复合粉体,改变pH值可使晶体形貌由针（杆）状与球状同时存在转变为几乎全部是球状晶体．     

羟基磷灰石-壳聚糖复合膜旋涂法制备及表征

为制备高效环保仿生材料,以Na_2HPO_4和Ca(NO_3)_2·4H_2O为原料,采用化学沉淀法合成羟基磷灰石粉体,将粉体超声分散在壳聚糖醋酸溶液中,通过溶液共混和磁力搅拌的方法制备羟基磷灰石-壳聚糖(hydroxyapatite-chitosan,HA-CS)悬浮液.采用旋涂法在不锈钢304基材表面涂覆HA-CS悬浮液,分别在25℃和37℃条件下干燥12 h成膜.将两种HA膜样分别通过X射线衍射、傅立叶变换红外光谱、扫描电子显微镜、X射线能量色散仪和电子拉力机进行测试.结果表明,HA-CS复合材料的拉伸强度达(69.04±1.21)MPa;复合膜结晶度好,黏结致密,无分解,无杂质;旋涂法能更好的使HA均匀分散在CS中,减少HA微粒的团聚和游离;与25℃相比,37℃条件下干燥HA膜有助于HA与CS更多更好地结合,使制得的HA-CS复合膜具有优良性能.为HA-CS复合膜附着金属植入物在人体环境内成功生长提供理论参考.     

交联壳聚糖与聚合铝复合试剂对水中染料的脱色作用研究

壳聚糖(CS)溶液经戊二醛交联后,分子稳定性和抗降解性有较大提高.用交联壳聚糖(CCS)与聚合氯化铝(PAC)的复合试剂对水中染料进行脱色与除化学耗氧量(COD)试验,结果表明CCS-PAC复合试剂是一种用量少、脱色效率高、沉降速度快和稳定性好的复合高分子絮凝剂,有较好的开发和应用前景.     

镍基单晶合金[011]取向γ′相筏形化的有限元分析

研究1 040℃、137 MPa拉伸蠕变期间[011]取向镍基单晶高温合金中γ′相的演化方式.采用三维有限元方法计算单晶合金在有/无外加载荷时von Mises应力及弹性应变能密度在γ和γ′两相中的分布.结果表明:沿[011]取向施加拉伸应力时,(001)晶面的von Mises应力远大于(001)晶面的Von Mises应力,3个晶面的应变能密度差异驱动γ′相形成元素从变形较大的(001)晶面向变形较小的(010)和(100)晶面扩散,而γ相形成元素反向扩散,导致γ′相沿[010]和[100]取向扩散生长,形成垂直于[001]方向且与应力轴倾斜成45°角的层片状筏形组织.     

聚乳酸/β-磷酸三钙/透明质酸/壳聚糖神经支架的制备工艺研究

利用静电层层自组装技术,制备聚乳酸/β-磷酸三钙/透明质酸/壳聚糖(PDLLA/β-TCP/HA/CS)神经支架。探讨组装层数、时间、温度、pH值和组装溶液浓度比等因素对PDLLA/β-TCP/HA/CS神经支架制备的影响,确定最佳制备工艺。用傅里叶变换衰减全反射红外光谱和扫描电镜对所制备的神经支架材料进行表征。结果表明,PDLLA/β-TCP/HA/CS神经支架已成功制备,且其最佳制备条件为:每层组装30min,温度为30℃,组装溶液pH值为3.8,HA/CS的浓度比为3∶1;扫描电镜图显示其具有适于神经再生的多孔结构,有望成为一种理想的组织工程神经支架。     

单晶金刚石晶体的机械研磨

为研究单晶金刚石晶体机械研磨过程中表层材料的去除机理,首先从理论上分析了单晶金刚石晶体在机械研磨过程中表层材料发生塑性变形的临界条件,并利用原子力显微镜对研磨后的（110）晶面和（100）晶面进行观测,发现两个晶面沿易磨方向〈100〉和难磨方向〈110〉研磨时的研磨表面都存在塑性变形后的纳米沟槽,表明表层材料实现了望性方式去除,但在相同的晶面和扫描范围内,沿易磨方向研磨的表面塑性沟槽数目少,表面波纹明显;而难磨方向的研磨表面塑性沟槽数目多,所获得的表面粗糙度低,对（110）晶面和（100）晶面各个研磨方向的最大塑性沟槽深度比较的结果表明,两个晶面的最大塑性沟槽深度具有显著的各向异性。     

两步模压法制备聚乳酸/β-偏磷酸钙复合骨折内固定材料

以聚乳酸和自制β-偏磷酸钙晶须为原料,采用“两步模压法”制备聚乳酸/β-偏磷酸钙晶须复合骨折内固定材料,并对复合材料的力学性能进行了检测。结果表明采用“两步模压法”制备的复合材料的力学性能明显优于“一步模压法”制备的复合材料,其最大抗弯强度和杨氏模量分别为126.33 MPa和4.36 GPa,接近于人体皮质骨的力学性能,能满足人体骨折内固定对固定材料的力学性能要求。     

纳米羟基磷灰石复合陶瓷生物摩擦学行为研究

采用沉淀法合成了纳米羟基磷灰石（HA）粉体，无压烧结工艺制备了HA／PSZ陶瓷复合材料．利用材料试验分析系统（MTS）和纳米硬度分析测试系统（Triboindenter）测定了复合材料的宏观和微观力学性能，用销盘式摩擦磨损试验机考察了血浆润滑条件下复合材料的生物摩擦学性能，探讨了力学性能与摩擦学性能之间的关系．结果表明，无压烧结HA／PSZ复合陶瓷材料断裂韧性比纯HA陶瓷提高近2．7倍，弯曲强度提高近1倍．纳米硬度最高值为10．6GPa，纳米弹性模量为156．OGPa．血浆润滑条件下，HA／PSZ陶瓷和UHMWPE摩擦副的摩擦系数与HA的含量有关，UHMWPE的磨损率与HA／psz复合陶瓷摩擦副的硬度和断裂韧性存在反比关系．     

纳米纤维素晶须/壳聚糖天然可降解复合膜的制备与性能

以纳米纤维素晶须(NCW)为增强体、壳聚糖(CS)为基体,通过流延法制得天然可降解复合膜。通过电子显微镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)等手段对复合膜进行结构表征,并对复合膜的动态力学性能、干湿态拉伸性能进行了测试。结果表明:NCW与CS具有很好的相容性;NCW的加入显著提高了CS膜的储能模量、拉伸模量和拉伸强度。NCW能够进一步拓宽CS材料的应用领域和价值。     

CS/PVP复合纳米纤维膜的制备及其表征

通过静电纺丝技术制备了CS/PVP质量比分别为0/100、10/90、20/80、30/70、40/60复合纳米纤维膜.通过扫描电镜、红外光谱及X射线衍射仪对纳米纤维膜进行表征,利用电子强力机对纤维膜断裂强度进行测试.结果表明:CS/PVP质量比从0/100变化到30/70时,纤维形态良好,平均直径随着壳聚糖含量的增加而逐渐减小;质量比达到40/60时,纤维中有大量珠串,均匀性变差.FT-IR和XRD图谱表明,复合纳米纤维膜中CS与PVP存在相互作用,分子之间形成了氢键;复合纳米纤维膜的断裂强度随着CS含量的增加而增大,当壳聚糖含量达到40%时,其断裂强度为19.87MPa.     

关于微波布拉格衍射实验中(110)晶面衍射极大值测量的探讨

从理论上对微波模拟晶体(其晶格常数为a=4.0 cm)的布拉格衍射实验进行分析讨论,推导出在测量(100)晶面衍射极大值的同时能够测量出(110)晶面衍射极大值时微波波长与衍射级数需要满足的条件。从而得出用三厘米微波进行布拉格衍射实验时,不能在测量(100)晶面衍射极大值的同时测量出(110)晶面衍射极大值的结论。本文还给出了测量(110)晶面衍射极大值的实验方法,并且通过该实验验证了上述结论。     

热处理对选区激光熔化制备GH3536镍基高温合金组织性能的影响研究

通过选区激光熔化技术制备了GH3536镍基高温合金,并在900 ℃不同保温时间下(0.5,1.0,1.5,2.0,2.5 h)进行热处理。利用光镜、X射线衍射、电子背散射衍射、纳米压痕和维氏硬度分析了沉积态和不同热处理态的微观组织和力学性能。结果发现,沉积态组织内部存在细小枝晶,经热处理后部分消失,部分转变为再结晶晶粒。沉积态横截面(Z面)晶粒主要沿着(111)面和(001)面生长,热处理后的晶粒主要沿着(101)面生长。沉积态硬度为303 HV_0.5,杨氏模量为218 GPa,经热处理后杨氏模量基本不变,但硬度显著降低,为273 HV_0.5左右。     

高稳定单晶二氧化钛的制备及其光催化机理

以商品P25型TiO_2作为钛源,通过2次高温水热法制得单晶锐钛矿型TiO_2。结合X射线衍射(XRD)和高分辨透射电镜(HRTEM)表征可知,所得产物为单晶锐钛矿相TiO_2,呈现去掉顶端的八面体棱锥结构,表面暴露(101)和高能(001)晶面,粒径为50~100nm。当煅烧温度升至600℃时,样品的晶相组成、结晶度和晶粒尺寸与未煅烧样品相比均未发生明显变化,说明这是一种具有高温稳定性的单晶材料。活性艳红染料X3B的光催化降解实验被用来评价所得样品的光催化活性。氙灯光源为入射光源,不同煅烧温度处理的单晶二氧化钛对X3B均有不同程度的降解,且煅烧温度越高,降解速率越低,这是由于样品比表面积的减小使得对入射光子的吸收及染料的吸附减少所致。与商品P25型TiO_2相比,该单晶TiO_2光催化活性较低,说明表面暴露的高能(001)晶面并不利于光催化反应的进行。     

壳聚糖-聚氧化乙烯@明胶纤维制备及其生物性能探究

为提高壳聚糖的可纺性和生物相容性进行了材料设计。通过在壳聚糖(CS)乙酸溶液中引入高度可纺性的聚氧化乙烯(PEO)来提高壳聚糖的可纺性,并以高度可纺性的明胶(GEL)作为核模板,通过同轴静电纺丝技术进一步提高壳聚糖的可纺性,并制备出核壳结构的壳聚糖-聚氧化乙烯@明胶(CS-PEO@GEL)纤维。纺丝实验结果显示,CS和GEL浓度对纤维成型有显著影响,最佳条件为:CS浓度为3%(W/V),CS和PEO质量比为4∶1,GEL浓度为41%(W/V);扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)显示CS-PEO@GEL纳米纤维表面均匀光滑,具有核壳结构,内径约为100nm,外径约为150nm;亲水性测试结果表明,亲水性较好的PEO和GEL能够明显提高CS的亲水性;骨肉瘤细胞MG-63培养过程中,CS-PEO@GEL纤维呈现出良好的生物相容性。所制备的CS-PEO@GEL纤维材料在骨组织工程上具有潜在的研究价值。     

活性粉末混凝土抗压强度尺寸效应及弹性模量研究

活性粉末混凝土(简称RPC)作为一种新型材料,拥有优异的力学性能.为了使其更好地应用于桥梁工程等工程实践当中,对RPC抗压强度的尺寸效应及弹性模量进行试验研究.对于活性粉末混凝土而言,不掺钢纤维(RPC-1)的混凝土抗压强度尺寸效应较掺钢纤维的混凝土抗压强度明显;三种尺寸的立方体块抗压强度随试块尺寸的增大而减小;100 mm×100 mm×100 mm试块的抗压强度与100 mm×100 mm×300 mm试块的轴心抗压强度非常接近,活性粉末混凝土表现出了良好的韧性;三组混凝土的弹性模量分别为44.4 GPa、41.2 GPa、41.8 GPa,试验数据显示,混凝土在1/3强度内不会出现明显的塑性变形,可看做为线弹性材料.     

Eu~(3+)掺杂壳聚糖/聚丙烯酸纳米球的制备及其荧光性能

通过丙烯酸单体聚合后交联壳聚糖成功制备了壳聚糖(CS)/聚丙烯酸(PAA)的纳米球,在壳聚糖未交联之前将Eu3+加入到反应液中,然后加入交联剂戊二醛,得到最终产物Eu3+掺杂CS/PAA纳米球。利用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱仪(EDS)、红外光谱仪(FTIR)和荧光光谱仪(PL)对产物进行表征。荧光性能研究表明,产物中含有Eu3+的特征峰,明显改善了CS/PAA纳米球的荧光性能。鉴于壳聚糖优良的生物相容性,所制备的Eu3+掺杂CS/PAA纳米球在生物标识方面将具有良好的应用前景。