Ag/Zn双元离子注入不锈钢的研制与抗菌性能研究

在单一金属离子抗菌性能和作用范围存在不足的基础上,提出了Ag/Zn双元抗菌金属离子注入制备抗菌不锈钢的方法。该方法将有助于抗菌广谱性和抗菌性能的提高,迄今未有双元抗菌金属离子不锈钢的报道。平板菌落计数法表明,Ag/Zn双元离子注入试样对革兰氏阴性大肠杆菌(E.coil)和革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)都具有优良的抗菌效果(抗菌率99%);电化学极化曲线表明,注入试样的耐腐蚀性能较未注入试样略有提高;X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)等对离子注入层离子化学状态及微观形貌进行了表征,并初步讨论了注入层性质与抗菌性能之间的关系。     

固体润滑轴承用9Cr18不锈钢离子注入与磁控溅射改性真空摩擦学研究

为了提高空间固体润滑滚动轴承耐磨寿命,采用全方位离子注入和磁控溅射技术对空间固体润滑轴承用9Cr18材料进行耐磨减摩表面改性研究。首先对9Cr18不锈钢试样表面注入N+、Ti+、Ti++N+,对离子注入后试样采用磁控溅射技术沉积MoS2-Ti薄膜。通过测试注入前后试样粗糙度及硬度,评价不同注入离子及无离子注入不同基底材料下溅射MoS2-Ti薄膜的附着力、真空摩擦学、薄膜磨损率等性能。结果表明离子注入通过提高9Cr18不锈钢基底硬度,能够提高复合改性后9Cr18不锈钢材料真空摩擦学性能20%。     

氮离子注入的刀具不锈钢表面性能及微观结构

采用高能气体离子源注入机对刀具不锈钢2Cr13进行氮离子注入,以增强不锈钢的表面硬度和耐磨性能。对注入后的不锈钢试样进行了成分分析、显微硬度、磨损性能和耐蚀性的测试。结果表明:注入较大剂量氮离子后,不锈钢表面生成了CrN、FeN等间隙相,其表面硬度和耐磨性能随着氮离子注入剂量的增加而提升;当注入剂量为7.2×1017cm-2时,不锈钢表面维氏硬度从320HV提高到850HV,摩擦系数从0.52降低到0.33,并且仍具有良好的耐蚀性能。     

铜离子注入马氏体不锈钢的抗菌性能研究

Cu离子由MEVVA离子注入机引出注入2Cr13不锈钢,采用60keV的能量、(0.2～2.0)×1017ions/cm2剂量。计算了60keV能量下Cu离子的饱和注入量。研究了2Cr13不锈钢在铜离子注入后所具有的抗菌性能,分析了注入量对样品抗菌性能的影响。抗菌实验结果表明,注入量接近饱和注入量时,样品具有最佳的抗菌性能。     

注入能量对304不锈钢离子注N表面改性层组织与性能的影响

注入能量对离子注入影响明显,但目前探究注入能量对304不锈钢离子注N层影响报道较少。研究在N剂量相同的情况下,离子注N时不同注入能量(30~75 keV)对304不锈钢表面改性层的组织及性能的影响。采用离子注入软件SRIM2013模拟离子注入对304不锈钢的注N深度,并采用扫描电镜(SEM)、显微硬度仪、X射线衍射仪(XRD)、万能摩擦磨损试验机对表面改性组织、硬度、相结构、摩擦系数进行测试,并对微观机理进行了分析与讨论。研究表明:在相同剂量下(9.0×10~(17)cm~(-2)),在注入能量范围为30~60 keV时,表面生成了γN相。但随着注入能量达到75 keV,304不锈钢表面出现多孔形貌,且硬度、摩擦系数等力学性能下降。经注入能量60 keV注N后,所得注N试样的显微硬度约为基材的1.9倍,摩擦系数有所降低,从基材的0.62下降为注N后的0.32;注入能量60 keV是离子注入的最佳注入能量。     

细菌纤维素改性无纺布复合材料的制备及性能

利用生物复合法制备细菌纤维素/无纺布复合材料(BC/N),并对其结构、含水率、失水率、力学性能进行测试,结合体外细胞培养对材料进行生物安全性研究,并通过原位复合法制备载Ag的BC/N材料。结果发现,细菌纤维素(BC)与无纺布(Non)实现良好的复合,复合材料的含水率从410%提升到1 018%,失水率从82.39%降至48.07%,有效提高了复合材料的含水率及保湿性;BC/N的拉伸强度和断裂伸长率较BC和Non有明显提高;MTT结果显示该材料具有良好的生物相容性;抗菌实验表明载Ag的BC/N具有极佳的抗菌性,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率最大可达99.96%,99.93%。因此,该材料有望在医用敷料领域得到广泛应用。     

Si_3N_4/CrN_x/Ag/NiCrN_X/Si_3N_4复合涂层的光热性能

采用磁控溅射法在浮法玻璃上制备Si3N4/CrNx/Ag/NiCrNX/Si3N4复合涂层,并与浮法玻璃和传统Low-E玻璃进行对比研究了其光热性能。结果表明:随着Ag层厚度的增加,增加了红外线反射率,降低了可见光的透过率,具有良好的隔热性能;使用Si3N4作为内外保护层后,增加了复合涂层的硬度和附着力,而且不影响复合涂层的光谱特性。     

银/壳聚糖-g-甲基丙烯酸甲酯复合物的制备与抗菌性能

采用液相化学还原法合成了Ag/壳聚糖(CS)复合胶乳, 并制备了 Ag/CS-g-甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合物。研究结果表明, 纳米Ag粒子对CS与MMA的接枝聚合起阻碍作用, 导致接枝率和接枝效率比无Ag粒子存在时有所下降。结构表征显示纳米Ag粒子均匀分散于复合物中。抗菌评价结果表明: Ag/CS和 Ag/CS-g-MMA 复合抗菌剂具有比Ag或CS单一抗菌剂更高效的抗菌性能, Ag/CS-g-MMA 复合物对E.coli、 B.subtilis、 S.aureus和P.aeruginosa四种菌的抑菌率分别为96.3%、 97.6%、 93.2%、 95.8%; Ag/CS-g-MMA复合抗菌剂的抗菌性能是纳米Ag粒子与CS协同作用的结果。      

中间层类型对类金刚石涂层键合结构和性能的影响行为

采用阴极电弧离子镀和等离子体增强化学气相沉积(PECVD)相结合的技术方法,在304不锈钢基体上分别沉积制备了Ti/DLC和Ti/Ti N/Ti Al N/DLC复合涂层。选用原子力显微镜、拉曼光谱对涂层的形貌和结构进行表征测试。同时,利用显微硬度计、划痕测试仪系统地分析了涂层的显微硬度和界面结合性能,并研究了其摩擦磨损行为。研究结果表明:Ti/Ti N/Ti Al N/DLC复合涂层体系具有较高硬度(~2130HV)的同时结合性能最优(结合力~53.7 N),抗磨损能力最强。在相同试验条件下,无涂层的基体摩擦系数为0.45,单层DLC、Ti/DLC和Ti/Ti N/Ti Al N/DLC涂层的摩擦系数则分别为0.15、0.12和0.07。Ti/Ti N/Ti Al N/DLC复合涂层可有效提高304不锈钢的耐磨损性能,降低摩擦系数。     

17-4PH不锈钢的抗菌性能

研究了热处理工艺对17-4PH不锈钢抗菌性能的影响。结果表明,冷处理并在482℃时效能有效提高17-4PH不锈钢的抗菌性能和硬度,提高时效温度使17-4PH不锈钢的杀菌率增加,但是其硬度明显降低;时效时间增加,杀菌率提高,但是硬度略有降低。冷处理促进马氏体分解,位错密度增大,从而促进了富Cu相的析出。17-4PH不锈钢最优的抗菌热处理工艺制度为:1040℃固溶处理/0.5 h+液氮冷处理/0.5 h+482℃时效处理/6 h。     

常温制备抗菌不锈钢的研究

抗菌不锈钢是目前材料领域研究的热点.本文以AgNO3、ZnSO4和TiO2为主要原料,制备含有Ag 、Zn2 和TiO2的浸泡液.在常温条件下,将普通不锈钢浸入浸泡液中,制备出表面含有抗菌离子的新型抗菌不锈钢,并对其抗菌性能和持久性进行了表征,结果表明,在经过50次的反复冲洗及NaCl和CH3COOH溶液浸泡,其对金黄色葡萄球菌的平均抑菌率为99.48%,对大肠杆菌的平均抑菌率为99.09%.     

银系复合抗菌剂的制备及性能研究

通过向硅溶胶中加入Ag+或Ag+/Zn2+制备了复合银系抗菌剂,并对所得样品进行了XRD和抗菌性能分析,结果表明向体系中添加Zn2+后,抗菌剂的抗变色性能明显提高,同时保持了较理想的抗菌性能,经1000℃处理3h,仍保持对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有100%的抗菌效果。     

Ag/Cu共渗不锈钢表面的微观结构及抗菌性能研究

以银铜合金为靶材,利用辉光等离子体在AISI304不锈钢表面同时渗入银和铜,制备性能优良的抗菌不锈钢。对渗层的形貌、化学组成、耐蚀性能和抗菌性能进行了研究,结果表明,所得渗层在不锈钢表面分布均匀,Ag/Cu元素质量比为4.9∶3;不锈钢表面渗层腐蚀电位由-0.103V提高到0.07V,自腐蚀电流密度从1.66×10-7A/cm2降至5.813×10-9A/cm2,耐腐蚀性能有所提高;渗层对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀菌率均达100%。     

低温离子渗氮提高2Cr13不锈钢的冲蚀磨损与冲刷腐蚀抗力

采用喷射式固体粒子冲蚀磨损实验机和浆体冲刷腐蚀装置对比研究了350℃低温离子渗氮和550℃常规高温离子渗氮对2Cr13不锈钢冲蚀磨损和冲刷腐蚀行为的影响规律,通过组织结构分析、硬度测试和电化学交流阻抗分析探讨了低温渗氮改善2Cr13不锈钢抗冲蚀磨损和抗冲刷腐蚀性能的机制。结果表明：低温和常规高温离子渗氮均可提高2Cr13不锈钢在小角度固体颗粒干冲蚀条件下的冲蚀磨损抗力,但是,350℃低温渗氮处理表现出比550℃高温离子渗氮层更好的抗冲蚀磨损性能。在含10%石英砂的中性和酸性5%NaCl水溶液中,350℃低温渗氮处理使2Cr13不锈钢冲刷腐蚀速率分别降低96.7%和87.4%;然而,550℃常规离子渗氮却导致2Cr13不锈钢冲刷腐蚀速率分别提高4.13倍和0.49倍。350℃渗氮层由-εFe3N和N过饱和固溶体αN相组成,其化学稳定性好,硬度高,因而表现出良好的耐腐蚀、抗冲刷磨损与抗冲刷腐蚀性能。550℃渗氮处理时,αN相分解成了α相和CrN化合物,造成基材贫Cr,耐腐蚀性能下降,同时表面硬度低于350℃低温渗氮层,其抗冲蚀磨损性能不及350℃低温渗氮处理,冲刷腐蚀抗力则低于2Cr13不锈钢基材。     

TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层微观结构及摩擦学性能的研究

采用磁控溅射技术在AISI-304不锈钢上制备了TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层。采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计、球盘摩擦磨损试验机、表面形貌仪等对涂层的表面形貌、显微组织、硬度和摩擦学性能进行了系统的研究。结果表明TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的硬度为27.56 GPa,相比于TiAlSiN涂层的硬度(29.1 GPa)有所下降,但是涂层的耐磨性能得到明显提高。在室温至600℃条件下TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的主要磨损机理为黏着磨损,200和400℃时的磨损率分别为0.0339×10^-3和0.1122×10^-3mm^3/(Nm),相较于TiAlSiN涂层分别降低了38%和57%,600℃时的磨损率接近TiAlSiN涂层。总体来说TiAlSiN-Ti(Mo)N/MoS2复合涂层的性能高于单一的TiAlSiN涂层。     

抗菌不锈钢材料及其发展现状

综述了各种抗菌不锈钢材料(包括加铜和加银的抗菌不锈钢、表面涂层抗菌不锈钢、抗菌复合不锈钢板)的抗菌机理、特点，应用和开发现状。在普通不锈钢内添加一定量的抗菌金属元素Cu，Ag，Zn等，控制铸造、锻压、轧制以及热处理过程，使抗菌金属元素在不锈钢基体内以一定的大小、形态，均匀弥散地析出，并保证析出相的体积百分比，在不降低普通不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能的情况下，赋予其优异的抗菌性能。     

激光熔覆MoSi2颗粒增强Co基涂层的耐磨性能研究

奥氏体不锈钢因低硬度和较差耐磨性限制了其应用,故改善不锈钢表面性能对于促进其应用有重要的工程意义。利用激光熔覆技术制备了不同质量分数(0,20%,40%)的MoSi₂增强Co基合金的复合涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)等方法研究了MoSi₂的添加量对复合涂层的显微组织、相组成、硬度和摩擦磨损性能的影响。结果表明：MoSi₂的加入使复合涂层显微组织柱状晶向等轴晶和平面树枝晶转变,且具有细化组织的效果;随着MoSi₂含量的增加,Co基复合涂层的显微硬度和耐磨性能也随着提高。当MoSi₂的含量为40%时,MoSi₂/Co基复合涂层的显微硬度高达1 455HV_0.2,磨损率为6.9×10^-5 mm³/(N·m);在凝固过程中形成的硬质相(Cr₅Si₃、MoSi₂、Mo₅     

铜、银双组分无机抗菌材料的制备和性能研究

采用溶胶-凝胶法制取白炭黑载体,在一定条件下,将具有杀菌性能的Cu2 、Ag 附着在白炭黑载体上,制得含Cu2 、Ag 双组分杀菌活性成分的无机粉体抗菌材料.运用ICP、粒度分布仪和FTIR等手段对材料中抗菌离子含量、粒度以及抗菌离子与载体的结合方式等进行了表征.并利用菌落计数法对材料的抗菌性能进行研究.结果表明,Cu-Ag双组分抗菌白炭黑中,抗菌离子含量高于单组分抗菌白炭黑;其中,Cu2 是通过离子交换方式结合到白炭黑上的,而Ag 是通过离子交换和吸附两种方式结合到白炭黑上;材料的杀菌率达99%以上;粒径＜7μm且均一.     

抗菌天然橡胶纳米复合材料的研制

研究了自制ZnO/Ag纳米复合抗菌剂的亲油改性,利用改性后的ZnO/Ag纳米复合抗菌剂制备天然橡胶(NR)纳米复合材料,探讨了抗菌NR纳米复合材料的抗菌、抗藻性能.结果表明:ZnO/Ag纳米复合抗菌剂经磷酸三丁酯(TBP)改性后,沉降率从接近1减小到0.2以下,亲油性和稳定性大大提高,将TBP改性后的抗菌剂加入到油性介质正己烷中,抗菌剂分散均匀,粒径在100nm以内;在NR纳米复合材料的制备中,随着ZnO/Ag纳米复合抗菌剂添加量的增加,正硫化时间减小;经检测,抗菌NR纳米复合材料对大肠埃希氏菌的抗菌率达98%以上,且抗菌率随抗菌剂添加量的增加而增大,抗藻性能达到最优零级标准.     

磁控溅射纳米银含量对钛种植体抗菌性的影响

纯钛因具有优良的生物相容性，被广泛应用于口腔种植相关领域，但其本身并不具备抗菌性能，为改善钛种植体表面的抗菌性，采用磁控溅射法在钛种植体表面制备Ti-Ag纳米复合涂层，研究了涂层中纳米Ag含量对具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum, Fn)抗菌性能的影响。分析了样品的表面形貌、粗糙度和水接触角；对Ag⁺释放进行了检测；采用CCK-8法检测材料的细胞毒性；将各组样品与具核梭杆菌共培养，检测材料的抗菌性能。结果表明，载Ag复合涂层成功沉积在Ti片表面，并且随着纳米Ag含量的增加，样品的表面粗糙度和水接触角均增大。该Ti-Ag纳米复合涂层对小鼠L929细胞未表现出细胞毒性，符合生物安全标准。抗菌实验结果表明，随着纳米Ag含量的增加，Ag⁺释放量增加，涂层的抗菌效果也增强。可见，Ti-Ag纳米复合涂层可有效抑制Fn的生长，有望提高钛种植体的抗菌性能，为其临床运用奠定了实验基础。