钛植入合金表面电化学沉积掺镁羟基磷灰石涂层

以Ca(NO3)2、(NH4)2HPO4和Mg(NO3)2为原料,采用电化学沉积法在医用钛合金表面制备了掺镁羟基磷灰石涂层,研究了电沉积工艺条件对掺镁羟基磷灰石涂层表面形貌的影响。结果表明,当电流密度为1.0mA/cm2,温度为65°C,pH为4.5,n(Mg):n(Ca)=1:3,电沉积时间为1300s时,得到了均匀致密的晶须状涂层。X射线衍射分析表明,烧结后的掺镁羟基磷灰石涂层中Mg2+取代了Ca2+,使HA涂层的晶格发生了变化。     

镁合金表面MAO/HA/CNTs涂层的电化学腐蚀性能

笔者采用化学沉淀法制备羟基磷灰石/碳纳米管复合粉体(HA/CNTs),并将这种复合粉体作为电解液的添加剂,采用微弧氧化的方法制备镁合金表面羟基磷灰石/碳纳米管(MAO/HA/CNTs)复合涂层。然后对制备的复合粉体分别采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射分析(XRD)和电化学工作站研究其表面形貌、物相组成、以及对微弧氧化图层表面形貌和在模拟体液(SBF)中可以承受腐蚀的不同能力。研究结果显示,复合粉体在微弧氧化过程中均匀地沉积在镁合金表面,有很好的保护作用。所制备的羟基磷灰石/碳纳米管(HA/CNTs)复合粉体结晶良好,无任何杂质;电化学工作站中,MAO/HA/CNTs样品的腐蚀电位为-0.2～-2.0 V,通过在模拟体液中浸泡了7 d之后,其表面沉积了大量的亚纳米级的颗粒沉淀物,通过实验对镁基体和MAO样品进行试验,发现镁基体相比于MAO样品,具有的耐腐蚀性比较好,生物活性比较高。     

热压烧结莫来石纤维增强羟基磷灰石性能研究

通过水热合成法制备了均匀分散的莫来石纤维(MF)-羟基磷灰石(HA)复合粉体,进而利用热压烧结制备了MF增强HA复合材料(MF/HA)。研究了MF的添加及不同烧结工艺对复合材料微观形貌,组织结构及生物、力学性能的影响。结果表明:在高温烧结过程中,MF的添加使得复合材料中有了新相的产生并出现了微晶化现象。当烧结时间为120 min时,在1250℃下烧结的MF/HA复合材料压缩强度和压缩模量分别达到131.04±3.25 MPa和0.350±0.023 GPa。体外模拟体液实验表明,MF/HA复合材料具有良好的生物活性。     

在非水溶液体系中电泳沉积Ti6Al4V/BG/HA梯度涂层

本工作的目的是探索制备钛合金表面生物活性梯度涂层的新方法 ,提高涂层的结合强度及稳定性 .通过诱导羟基磷灰石 (HA)在生物玻璃 (BG)颗粒表面的结晶 ,改变了生物玻璃表面的带电特性 ;采用电泳沉积 (EPD)法 ,在非水溶液体系中实现了BG和HA在阴极Ti6Al4V基体上的共沉积 ,经烧结获得了生物活性梯度陶瓷涂层 ,得到了一种制备生物活性梯度陶瓷涂层的新工艺 .用XRD对涂层的相组成进行了定性分析 ,结果表明涂层由HA ,榍石和玻璃组成 ;采用粘结拉伸法测定的涂层与基体结合强度大于 18MPa,用SEM观察涂层表面及断面的形貌 ,可见涂层表面较为平整 ,没有明显的裂纹 ;涂层与基体结合紧密 ,且存在一明显的界面梯度区域 .     

在非水溶液体系中电泳沉积Ti6Al4V/BG/IIA梯度涂层

本工作的目的是探索制备钛合金表面生物活性梯度涂层的新方法,提高涂层的结构强度及稳定性,通过诱导羟基磷灰石（HA）在生物玻璃（BG）颗粒表面的结晶,改变了生物玻璃表面的带电特性;采用电泳沉积（EPD）法,大非水溶液体系中实现了BG和HA在阴极Ti6Al4V基体上的共沉积,经烧结获得了生物活性梯度陶瓷涂层,得到了一种制备生物活性梯度陶瓷涂层的新工艺,用XRD对涂层的相组成进行了定性分析,结果表明涂层由HA,榍石和玻璃组成;采用粘结拉伸法测定的涂层与基体结合强度大于18MPa,用SEM观察涂层表面及断面的形貌,可见涂层表面较为平整,没有明显的裂纹;涂层与基体结合紧密,且存在一明显的界面梯度区域。     

插层法PLA/HA生物复合材料的制备及性能研究

以月桂酸作为成核剂制备出片层结构的羟基磷灰石(HA),以聚乳酸(PLA)作为基体材料,采用插层法按照不同比例将HA和PLA两种材料混合后制备成PLA/HA生物复合材料。结果表明:对HA进行表面接枝改性后可以赋予HA表面有机链段。HA在PLA中分散均匀,呈现出多孔的网状连接结构,PLA/HA由于无机相的存在使得复合材料的热稳定性得到了明显提升。HA与PLA之间稳定的界面存在形式能够较好地发挥HA作为增强相对外力进行分散作用,使得复合材料的力学性能发生明显提高。HA作为碱性材料可以改善乳酸引起的pH变化,明显降低了PLA分解而带来的酸性物质,PLA/HA复合材料更适合应用于生物体内骨组织支架的应用。     

通过仿生法在纯镁表面制备羟基磷灰石涂层的研究

在纯镁表面自组装单分子层,用CaCl2和K2HPO4溶液对其进行预钙化处理,将处理过的纯镁试样浸泡于钙磷饱和溶液,仿生沉积得到羟基磷灰石涂层。利用X射线衍射和扫描电子显微镜对形成的涂层进行表征。试验结果表明,6天后即在镁基体表面得到了均匀致密、以羟基磷灰石（HA）为主晶相的羽毛状涂层。     

以葡萄糖为造孔剂制备多孔羟基磷灰石涂层

采用电泳沉积方法在钛基材表面制得羟基磷灰石(hydroxyapatite,HA)/葡萄糖复合涂层,经烧结处理得到多孔HA涂层。采用红外光谱仪、扫描电镜、X射线衍射和热重分析表征了涂层的组成、表面形貌、物相组成及热稳定性,黏结-拉伸实验测定涂层与基体的结合强度,人体模拟体液(simulated body fluid,SBF)浸泡测定涂层的生物亲合性。结果表明:经700℃烧结处理,复合涂层中的葡萄糖微粒热分解得到多孔HA涂层,孔径为2～20μm,涂层与基体的结合强度可达17.6MPa;在1.5倍SBF(各离子浓度为SBF的1.5倍)中浸泡5d后,多孔HA涂层表面碳磷灰石化,呈现良好的生物亲合性。     

多壁碳纳米管/羟基磷灰石/聚醚醚酮三元纳米复合物的制备与性能研究

聚醚醚酮(PEEK)是一种刚性的热塑性工程塑料。由于具有优异的力学性能,PEEK被认为是理想的骨修复材料。但是PEEK本身的生物惰性却阻碍了其在生物材料领域中的应用。通过预混与注塑加工,本课题组成功制备出具有生物活性的多壁碳纳米管(MWCNTs)/羟基磷灰石(HA)/聚醚醚酮三元纳米复合物。结果表明,MWCNTs/HA/PEEK三元复合材料的力学性能优于传统的HA/PEEK二元复合材料。此外,该复合材料在模拟体液(SBF)中浸泡1~2周后,材料表面能够自发沉积出磷灰石层,显示出良好的生物活性与骨诱导性。     

沉淀法制备硅酸钙及其体外生物活性的研究

采用沉淀法制备的硅酸钙粉体经成型,在1200℃下常压烧结,制备出高纯的硅酸钙陶瓷,通过模拟体液浸泡对其体外生物活性进行了研究。X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)的结果表明:在1200℃下烧结制得的硅酸钙陶瓷主晶相为β型硅酸钙(-βCS);在模拟体液中浸泡14d后其表面可见类骨羟基磷灰石生成,28d后生成大量羟基磷灰石。因此,沉淀法合成的硅酸钙具有良好的诱导类骨羟基磷灰石形成能力和体外生物活性。