声电沉积-氟化钠处理复合工艺制备C/C含氟磷灰石涂层

通过声电沉积和氟化钠处理相结合的方法在碳/碳复合材料(C/C)表面制备含氟磷灰石生物活性涂层,采用SEM、EDAX、XRD、FTIR研究氟化钠处理前后以及氟化钠处理时间对含氟磷灰石生物活性涂层形貌、结构和组成的影响.结果表明,氟化钠处理能促使磷酸三钙向含氟磷灰石的转化,并能提高涂层的结晶度;经氟化钠处理后的涂层是HA和含氟磷灰石(FHA或FA)不同比例的混合物.随着氟化钠处理时间的延长,磷灰石(211)、(300)的衍射峰向高衍射角漂移;HA含量降低,而FHA或FA的含量升高.氟化钠处理前后其表面形貌均呈片状晶体,但涂层颗粒尺寸发生变化.当浸泡时间达48h,涂层致密,涂层氟含量为5.85%(质量分数).氟化钠处理后涂层与基体的结合强度略有增强的趋势,其结合强度最大为4.08MPa.     

氟化钠处理对炭/炭复合材料磷灰石生物活性涂层的影响

通过声电沉积工艺在炭/炭复合材料表面制备钙磷生物活性涂层, 采用扫描电镜、 X射线能谱仪、 X射线衍射仪、 红外光谱等方法研究了氟化钠处理前后钙磷生物活性涂层的形貌、 结构和组成。实验结果表明: 氟化钠能促进磷酸三钙转化为含氟羟基磷灰石(FHA), 并提高涂层结晶度; 经氟化钠处理后, 羟基磷灰石(HA)的(112)、 (300)衍射峰明显增强, 涂层是HA和FHA的混合物。氟化钠处理前后涂层表面形貌均为片状晶体, 但处理后其颗粒尺寸增大; 氟化钠处理后涂层与基体的结合强度略有增强, 结合强度可达4.08MPa, 涂层氟的含量为4.59wt％。分析了炭/炭复合材料表面HA转变为FHA的反应机制。采用氟化处理HA制备FHA涂层时, 应加入磷酸盐保持整个反应过程的pH值不变。      

超声电沉积碳/碳复合材料磷灰石涂层的工艺优化

通过声电沉积在碳/碳复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM(带EDAX)或FE-SEM,XRD,FTIR研究电解质浓度和初始pH值对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响,并采用拉伸测试评价涂层与基体的结合力.结果表明:随着电解质浓度的降低,其组成由羟基磷灰石与磷酸三钙组成的混合涂层转变为含碳酸根的羟基磷灰石涂层,n(Ca)/n(P)和碳酸根的含量逐渐增加,片状晶体颗粒减小.随着初始电解液pH值的升高,涂层致密,均为片状含碳酸根的羟基磷灰石,n(Ca)/n(P)呈增加的趋势,片状晶体的厚度在30～40nm之间.涂层拉伸实验表明:小电解质浓度时,其涂层与基体的结合强度(5.62MPa)大于高电解质浓度时涂层与基体的结合强度(3.85MPa).     

喷涂功率对碳/碳复合材料表面羟基磷灰石涂层的影响

采用等离子喷涂技术在碳/碳复合材料表面制备了羟基磷灰石(HA)涂层,采用电子拉伸机和自制装置测定了不同喷涂功率下涂层与基体的抗剪强度,采用扫描电镜观察了涂层表面、剪切断裂表面的形貌,采用电子探针分析了试样截面的形貌和成分线分布.结果表明:随着喷涂功率的增加,涂层中HA颗粒的熔化程度和涂层与基体的抗剪强度均增加,涂层与基体的界面属于机械结合,其剪切断裂的形式主要有界面失效和涂层内部失效两种.     

磁/电场约束下钛合金表面羟基磷灰石/TiO_2复合生物涂层的制备

用恒电位阳极氧化法分别以硫酸和磷酸为电解液,在钛合金基体上制备出具有不同孔径大小和不同晶型的TiO2涂层. 外加磁场条件下,在TiO2涂层上电沉积形成纳米羟基磷灰石涂层.当垂直电场方向施加1T磁场时,在洛伦兹力影响下生长成羟基磷灰石生长成长度大约为200nm,直径大约为50nm的棒状晶粒;在磁场平行于电场的条件下,生成直径为50-70nm的粒状晶粒.纳米羟基磷灰石与多孔TiO2涂层之间几何形貌的匹配程度,影响复合涂层与钛合金基体的结合强度.当TiO2涂层的孔径大约为100 nm时,棒状羟基磷灰石晶粒与钛合金基体间的锁合更牢固,结合力更强.     

碳/碳复合材料表面诱导沉积生理磷灰石层

在碳／碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成一氧化钛镀层,经浓碱液处理后呈多孔网状,该氧化钦网状结构可在模拟体液中诱导沉积出生理磷灰石层,从而实现了碳／碳复合材料的仿生活化．     

C/C复合材料表面生物活性涂层的研究进展

C/C复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,具有优异的力学性能,尤其是其弹性模量与人骨相当,且该材料的三维多孔结构有利于细胞的进入、生长和发育,因此在骨修复和骨替代方面有较好的应用前景。但C/C复合材料亲水性能较差,且为生物惰性材料,因此改性C/C复合材料表面生物活性被广泛研究。本文综述了近年来在C/C复合材料表面制备不同生物活性涂层的研究进展,并提出存在的问题和未来展望。     

碳/碳复合材料表面改性及其生物响应特性

碳/碳复合材料继承了碳材料固有的生物相容性,它具有优异的力学性能,特别是它的弹性模量与人骨相当,是一种具有潜力的骨修复和替代生物材料.但是由于碳/碳复合材料为生物惰性材料,其与骨组织表面仅仅是机械结合,通过表面改性,可在其表面构筑生物活性涂层以提高其生物活性和减少碳颗粒的释放.本文在综述了碳/碳复合材料表面生物活性涂层制备方法及其生物学响应特性的基础上,分析了目前研究中存在的问题,提出一些解决的办法,并展望了其发展前景.     

炭/炭复合材料表面生物活性钙磷涂层XRD和Raman光谱研究

通过声电沉积工艺在炭 炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,用XRD、EDAX及Raman光谱对炭 炭复合材料改性前后的表面特征进行了研究。结果表明,与传统电结晶工艺相比,声电沉积工艺所制透钙磷石涂层晶面间距减小,炭 炭复合材料与透钙磷石涂层间形成了C O P、C O H等化学键合。同时探讨了成键机理,认为声电沉积工艺是声电表面改性、声化学合成以及电结晶工艺的有机组合。     

粉末涂层碳纤维制备碳/碳复合材料研究进展

综述了国内外碳/碳复合材料的主要用途和制备方法,通过比较发现粉末预涂层制备碳/碳复合材料是一种低成本、短制备周期的理想方法,它包括基体树脂和碳纤维的选择、碳纤维的表面处理及碳纤维丝束的铺展.采取层压成型制备试样,经高温炭化和石墨化制备碳/碳复合材料.     

碳纳米管/羟基磷灰石复合材料的制备及表征

以含钴介孔分子筛为催化剂、乙醇为碳源, 采用CVD法制备碳纳米管(CNTs)。通过原位合成法制备一系列不同碳纳米管含量的碳纳米管/羟基磷灰石(CNTs/HA)复合材料。分别采用XRD、FTIR、TEM、N₂吸附-脱附和Raman光谱等分析手段, 对所合成CNTs/HA复合材料的晶相、结构、形貌和比表面积等进行了表征。同时研究了碳纳米管的添加量对所合成CNTs/HA复合材料形貌的影响。XRD与Raman结果表明, 所得CNTs/HA复合粉体中仅有CNTs与HA两种物相, 纯度较高, 结晶度较好; TEM结果显示, CNTs/HA复合材料中CNTs表面均匀包裹着一层纳米级的针状HA晶粒, 两者形成了较强的界面结合, 且当CNTs与HA的质量比为3:17时, CNTs与HA形成最佳结合状态; N₂吸附-脱附表征结果表明, 与HA的比表面积相比, CNTs/HA复合材料具有较高比表面积。     

声作用功率对炭/炭复合材料表面磷酸钙生物活性陶瓷涂层的影响

采用阴极声电沉积工艺在炭／炭复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层，考察了超声场中不同声作用功率条件下的电流密度、端电压特征和声作用功率对涂层组成结构、形貌的影响及涂层与基体的结合力，SEM、EDAX、FTIR、XRD等结果分析表明：电流密度以及端电压具有更大的调节范围，且在沉积过程中两参数不随时间而改变，说明该工艺具有自优化特征；所制透钙磷石涂层形貌呈片状，由两种不同晶格参数单斜相组成；炭／炭复合材料中制备时残留的孔隙仍保留。在小于声作用功率临界条件下作用超声波，生物活性透钙磷石涂层不脱落。     

纤维表面处理对C/C复合材料组织与性能的影响

采用CVI涂层和400℃空气氧化技术对炭纤维进行表面处理,借助偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)和弯曲性能测试研究了炭纤维表面处理对2D中间相沥青基炭/炭复合材料的组织结构与弯曲性能的影响.结果表明:两种表面处理的材料均具有韧性断裂特征,CVI涂层表面处理后材料的"假塑性效应"更为显著,但是其抗弯强度较低,基体炭的组织结构为具有光学活性的热解炭和中间相沥青炭的流线型、广域流线型组织,材料内部形成多层次的界面结构,在断裂破坏过程中,主要发生基体内聚破坏;400℃空气氧化表面处理的材料的基体炭的组织结构为中间相沥青炭的小域、广域流线型组织,材料在断裂破坏过程中,表现为混合破坏,即基体内聚破坏和界面粘结破坏同时发生.     

喷涂工艺参数对HA涂层结构和结晶度的影响

用微束等离子喷涂在TiAl6V4基体上制备羟基磷灰石涂层,研究了喷涂电流、喷涂距离和气流量等参数对其显微结构和结晶度的影响.结果表明,通过调整喷涂工艺参数可获得三类不同结构的涂层.第一类结构含有大量未融化HA颗粒,第二类结构呈典型层状且具有强织构,第三类结构层状结构不明显.前两种结构的结晶度较高,第三类结构的结晶度较低.由二和三类结构复合而成的梯度涂层,能够适应植入体涂层快速形成类骨磷灰石和保持稳定性的双重要求.     

炭/炭复合材料表面C/SiC/Si-Mo-Cr多层复合防氧化涂层研究(英文)

为提高炭/炭(C/C)复合材料的高温抗氧化性能,采用料浆涂刷法首先在C/C复合材料表面制备了预炭层,然后以Si粉及石墨粉(Si粉与石墨粉的质量配比为:60～80:10～25)为原材料采用包埋法经高温热处理获得C/SiC内涂层,最后在涂有C/SiC内涂层的C/C复合材料表面采用包埋法制备Si-Mo-Cr外涂层。借助扫描电镜、X射线衍射、电子能谱等分析测试手段对涂层试样的微观结构进行了分析,研究了涂层C/C复合材料在1 873 K和1 973 K下的氧化行为。结果表明:由于涂层氧化过程中表面生成了SiO2和Cr2O3复合玻璃层,其在1 873 K温度下表现出优异的防氧化性能,可以有效保护C/C复合材料达135 h。当氧化温度提高至1 973 K并氧化30 h后,该复合涂层氧化过程玻璃层完整性被破坏,涂层失效。     

炭/炭刹车副表面硬度对摩擦磨损性能的影响

对等温CVD沉积所得两种不同结构的炭/炭复合材料,不同表面硬度下的摩擦磨损性能进行了研究.其中A材料是光滑层结构,B材料是粗糙层和光滑层的混合结构.摩擦试验在实验室规模的MM-1000摩擦试验机上进行.试验表明:随着热处理温度的提高,不同材料的表面硬度均在下降;但在经历相同热处理温度后,B材料的表面硬度比A材料的低;表面硬度较低的B材料塑性较强,摩擦面上的磨屑易于形成致密、连续的摩擦膜,有利于保持稳定而较高的摩擦系数.