光固化生物陶瓷功能化研究进展EI北大核心CSCD

光固化制备陶瓷成为近年来快速发展的增材制造技术之一。生物陶瓷材料凭借良好的细胞相容性,在组织工程领域具有广阔前景,然而单一的生物陶瓷材料难以兼顾力学性能与生物相容性,其应用与推广受到极大限制。本文综述了适用于光固化的生物陶瓷材料改性及设计方法,重点讨论了材料改性、表面改性、结构设计以及微结构调控对于骨传导、骨诱导、抗菌、促进血管生成等生物性能及基础力学性能的综合影响,并指出通过改性及调控方法的组合探究多功能的实现及相互影响机理,能够充分实现光固化生物陶瓷的功能,推动其深层次应用。     

选区顺序对激光直接制造TC4残余应力及变形的影响

为降低激光直接制造大型TC4构件的基底变形及残余应力,研究了不同选区顺序对分区扫描成形时基底变形及残余应力的影响。分别采用新定义的由外而内、由内而外选区顺序及常规的随机选区顺序进行沉积实验,并运用面结构光及X射线衍射检测方法对基底变形及沉积层残余应力进行测量。结果表明:不同选区顺序对成形件基底变形及残余应力影响显著,采用由外而内选区顺序可大幅减小基底变形,与随机选区顺序相比,基底最大变形量降低60%,但是在沉积层引入了较大的残余应力,最大残余应力达到了392 MPa;随机选区顺序下沉积层残余应力量级较小,最大残余应力仅约93 MPa,残余应力分布更为均匀。因此,分别采用由外而内及随机选区顺序进行前后期成形有利于减小和平衡大尺寸TC4成形件基底变形及残余应力。     

激光选区熔化TC4合金工艺优化及退火处理对显微组织的影响研究

激光选区熔化技术是制备复杂钛结构的重要加工方式,而热处理是必要的后处理手段。首先利用激光选区熔化设备打印TC4合金块体结构,以激光功率、扫描速度及扫描间距为优化对象,以致密度为优化目标开展正交试验,得到成形工艺参数对致密度的影响排序及最优工艺参数。然后对最优工艺参数下的成形样件分别进行消除应力退火处理与完全退火处理,发现消除应力退火前后组织改变较小,而完全退火热处理使微观组织从亚稳态的α′相转变成了α+β相稳定组织,这使拉伸试样在完全退火处理后抗拉强度与屈服强度都有所降低,而延伸率大幅提高。     

面向骨科植入物的仿生多孔结构设计与制造方法

采用激光选区熔化及陶瓷光固化技术制备了具有多孔特征的金属骨支架与陶瓷骨支架，采用压缩试验评价了两种骨支架的力学性能，采用体外培养MC3T3-E1细胞的方式评估了骨支架的生物相容性。研究结果表明，支架不规则度和孔隙率的变化均会影响支架的力学性能与生物性能；金属支架具有更优良的力学性能，陶瓷支架具有更接近松质骨的力学性能；不规则孔隙有助于细胞附着，使骨支架具有更好的生物相容性。