生物可降解镁合金的发展现状与展望

镁合金作为新型可降解医用金属材料,近年来成为生物材料领域的研究热点,并越来越受到生物、材料和医学界的关注和重视.从工程用镁合金、新型医用镁合金、表面改性镁合金和新颖结构镁合金4个方面综述了国际和国内生物可降解镁合金方面的研究现状,系统地介绍和总结了目前生物可降解镁合金材料的合金设计、力学性能、体液腐蚀特性、细胞毒性和动物体内植入实验的相关结果,展望了未来生物可降解镁合金亟待解决的科学问题和应用前景.     

生物医用镁合金腐蚀行为的研究进展EI北大核心CSCD

近年来,镁合金作为生物可降解材料受到了越来越多研究者的关注,由于其具有良好的生物相容性、力学性能及可降解吸收等特点,被誉为一种“革命性的生物材料”。然而,由于腐蚀速率过快和存在局部腐蚀的缺点,目前的生物镁合金仍达不到临床应用的要求。本文从高纯化、合金化、热处理工艺、表面改性等方面综述了最近几年生物镁合金在提高腐蚀性能方面的研究进展,并从添加无毒性合金元素,适当的表面涂覆,先进的制备技术及热处理工艺方面,对如何研制出腐蚀性能更好的生物可降解材料进行了展望。     

生物医用镁合金材料的应用及耐蚀性研究进展

镁合金具有良好的力学性能,与人体生物相容性好,尤其是在人体内具有可生物降解的特点,是一种非常有前途的可降解生物医用金属材料.综述了镁和镁合金作为可降解生物医用材料的优越性和存在问题,生物医用镁合金的国内外研究现状,镁和镁合金的腐蚀机理及腐蚀类型,总结了当前用于提高生物医用纯镁和镁合金耐蚀性的方法,并对生物医用镁合金体内...     

生物医用镁合金耐腐蚀性能研究进展

生物医用镁合金具有高比强度、低密度、合适的弹性模量、可降解性、良好的生物相容性及生物力学相容性等优点,在骨科固定和心血管支架等领域具有广泛的临床应用前景.然而,由于镁合金腐蚀过快和不均匀腐蚀等问题,易导致其过早丧失力学完整性,从而限制了其在承重部位的临床应用.本文从镁合金腐蚀类型、影响腐蚀性能的自身因素及外部因素、提高镁合金自身耐蚀性能及表面改性等方面系统综述了近年来的研究进展,并对生物镁合金耐蚀性能研究的未来发展趋势进行了展望:一方面,通过低合金化、高纯化及细晶化等手段改善镁合金自身耐腐蚀性能;另一方面,从耐蚀、抗菌及载药等方面着手设计可靠涂层;此外,研究镁合金植入器械的腐蚀降解行为及机理还需综合考虑腐蚀介质流场应力等体内服役因素.     

可降解镁合金材料的研究新进展

可降解镁合金材料因力学性能佳、生物相容性好以及可降解吸收等特点在植入材料领域成为研究热点。综述了可降解镁合金材料作为心血管支架、骨固定材料和多孔修复材料等的最新研究进展,阐述了其在体内的降解机理以及通过高纯镁合金开发、合金化、表面处理和快速凝固工艺等方法提高镁合金材料耐体液腐蚀性能,指出了目前可降解镁合金材料研究需要解决的问题和未来研究方向,并展望了其今后的临床应用前景。     

编者按

正镁合金是一种重要的轻量化结构材料,具有比重小、比强度和比刚度高、阻尼性能好、生物相容性好等诸多优点,在航空航天、轨道交通、电子通讯和医用健康等领域有着非常重要的应用潜力。然而,镁合金在应用中仍然面临着绝对强度偏低、塑韧性较差和腐蚀不可控等问题,制约着镁合金应用的拓展,因此高性能镁合金的设计与制备是镁合金研究领域的热点。相关研究方向包括:合金强化原理、镁基复合材料设计、涂层及表面处理技术、医用镁合全设计与制备等。     

镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的研究现状

镁合金具有密度小、阻尼减振降噪性好和导电性好等优点,是目前工程应用中最轻的金属结构材料.但镁合金电极电位低、易腐蚀的缺点,限制了其在工业上的应用.目前,表面涂层防护技术是提高镁合金耐腐蚀性最有效的方法之一.氧化石墨烯(GO)因具有显著的热学和阻挡性能,在金属保护等方面具有广阔的应用前景.基于GO 设计的涂层可以对腐蚀性介质提供良好的物理屏障,已成为防腐蚀涂层的候选材料之一.本文对单一组分的GO 纳米片本身存在团聚和相容性差等局限性问题提出了解决方案.主要回顾了GO 复合涂层制备方法和类型,总结了在镁合金防腐领域的最新研究进展,并深入分析了其保护机理.最后,对GO运用到的镁合金表面腐蚀防护涂层的未来发展趋势进行展望.重点阐述了镁合金表面氧化石墨烯复合涂层的制备方式以及种类,综合说明了镁合金表面氧化石墨烯涂层的研究进展以及腐蚀保护机制.     

可吸收医用镁合金缝合线的研究进展

当前医用可吸收高分子缝合线仍存在不少问题,亟需寻找综合性能更好的替代材料。镁合金具有比强度高、生物相容性良好、可生物降解、资源丰富等优势,作为可吸收缝合线具有巨大的应用前景,越来越引起医学界的关注与重视。本文介绍了可吸收缝合线的研究现状、生物镁合金材料的优点和临床医学应用情况及镁合金丝材制备技术,特别关注了医用镁合金及其可吸收缝合线的未来发展方向。     

镁合金材料表面涂层构建及表征

镁合金作为一种新型的可降解生物医用金属材料,在力学性能、生物相容性和生物降解性能方面都具有优越性,目前在医用材料领域已成为研究热点。然而由于其存在腐蚀速率快和腐蚀不均等不足,这势必会阻碍它的应用及发展。因此对镁合金材料表面进行改性处理,增加耐腐蚀性,同时提高其生物相容性,已经成为可降解镁合金发展与应用中的重要组成部分。采用一种细胞内的天然高分子聚合物,即聚β-羟基丁酸酯(poly-beta hydroxy butyric acid ester,PHB)作为涂层材料,在WE43镁合金表面制备PHB涂层,考察改性后镁合金材料的表面形貌和生物相容性。实验结果表明,经聚合物PHB涂层后的WE43镁合金聚合物涂层分布较均匀,对镁合金有较好的保护作用。另外,PHB涂层明显提高了镁合金的血液相容性,对细胞的增殖起到了一定的促进作用,并有利于细胞迁移。该研究为可降解医用镁合金材料的研究提供一种新思路。     

镁合金的腐蚀与防护研究进展

镁合金以质轻、结构性能优异、以及易于回收等众多优点成为装备制造业轻量化发展的首选材料;而且,无论在储量、特性、应用范围、循环利用、以及节能环保等方面和钢铁相比,均具有非常明显的优势.首先介绍了镁合金在近代工业发展中的作用以及现实应用存在的主要问题,然后对镁合金的腐蚀机理、各种因素对镁合金腐蚀性能的影响以及新型稀土镁合金的电化学腐蚀行为进行了综述.最后简要介绍了几种比较有发展前景的镁合金表面防护技术,并概述了镁合金腐蚀与防护研究未来的发展方向.     

镁合金表面改性与防护研究进展

镁合金是最轻的金属结构材料,具有比强度高、比刚度高、导电导热性好、生物相容性好等优点,在汽车、航空航天、电子、生物医学等领域有着广阔的应用前景。然而,镁自身化学活性极高且其表面的原生氧化膜疏松多孔,无法有效保护基底,往往在各加工工序间就会发生表面腐蚀。严重的腐蚀问题已经成为制约镁及其合金应用与发展的主要短板,因此,对镁合金进行表面防护处理是极为重要的。现阶段,镁合金的表面处理方法虽然种类繁多,但防护效果良莠不齐。重点综述了两种常用的镁合金表面改性技术--化学转化膜技术和微弧氧化技术的新进展,并介绍了一种基于活性CO2处理提高镁合金耐蚀性的新技术,以及仿生超疏水表面在提升镁合金耐蚀性上的应用,最后,对镁合金表面改性与防护的未来发展方向进行了展望。     

镁及镁合金功能材料的研究进展

镁及镁合金质轻、比强度、比刚度高,在交通运输、航空航天等行业有着广泛的应用。随着对镁合金研究的深入,镁合金越来越多的性能被开发和利用。本文综述了镁及镁合金作为阻尼材料、导热材料、电磁屏蔽材料、生物医用材料、储氢材料和电池材料的优缺点及研究现状,并阐述了改善和提高各种性能的方法,讨论了未来的主要研究方向。     

镁合金的应力腐蚀开裂:机理、影响因素、防护技术

随着节能、环保要求的日益提高,环境友好型结构材料的开发及应用受到越来越高的关注。镁合金由于对环境污染小、可回收利用率高等优点而极受世人青睐,成为21世纪最具发展前景的商用轻质材料,被广泛应用于航空航天、计算机、通讯等工业领域。然而,镁合金在应用过程中暴露出许多问题。由于镁活泼的化学性质导致镁合金在服役环境下极易受到腐蚀,例如在潮湿大气、海洋、含硫气氛中都能使镁合金发生点蚀、电偶腐蚀、晶间腐蚀等,使得镁合金结构件的整体或局部受到破坏。特别是在腐蚀和外力的双重作用下,镁合金将发生应力腐蚀开裂,导致结构件发生脆断。近年来,由于镁合金应力腐蚀开裂引起的结构失效案例逐年上升,造成了巨大的经济损失。目前,关于镁合金应力腐蚀开裂的研究主要集中于机理、影响因素和防护措施等方面。国内外学者相关研究表明,镁合金应力腐蚀开裂的机理总体上主要分为阳极溶解和氢脆两种理论,其中滑移溶解和氢局部增塑分别为两种理论的主流观点。但由于镁合金材料、服役环境的多样性以及力学、电化学腐蚀行为的复杂性,现有理论机理缺乏普遍适用性,且部分缺少直接实验验证,急需进一步系统研究。镁合金抗应力腐蚀性能受到镁合金服役环境、镁合金本身的加工工艺以及镁合金中的合金元素等诸多因素的影响。因此,依据应力腐蚀机理,结合影响因素,通过合理添加合金元素开发出新的镁合金,镁合金表面激光冲击改性或表面涂层,镁合金热处理、变质处理等方法都能够很好地降低镁合金应力腐蚀开裂的敏感性。特别是添加稀土元素,例如铒、铈等,能够使得镁合金组织优化,且能形成新的稀土相,对降低其应力腐蚀开裂敏感性的效果显著。本文系统归纳了镁合金应力腐蚀开裂的研究进展,分别对镁合金应力腐蚀开裂机理、影响因素以及其防护措施进行了论述,着重介绍了近十年来国内外的相关研究成果,并提出了镁合金应力腐蚀开裂领域未来的研究方向以及亟待解决的问题。     

合金元素对镁合金耐腐蚀性能影响的研究进展

镁及其合金作为最轻的金属结构材料,在产品轻量化方面具有巨大的应用潜力.然而,金属镁具有较强的腐蚀敏感性,且表面形成的氢氧化镁膜疏松多孔,几乎无保护性,这导致其应用受到限制.如何提高镁的耐腐蚀性已经成为制约其应用的世界性难题.合金化是从根本上改善镁合金耐蚀性的方法之一.基于此,本文从合金元素对镁腐蚀行为的影响出发,阐述纯镁的腐蚀机理和合金元素对镁合金腐蚀性能的影响机制,归纳合金元素对镁合金所产生的保护机制及其相应特征,这可以为开发新型镁合金和改善镁合金的耐蚀性提供一定的借鉴.此外,本文有助于更好地理解镁合金腐蚀行为.目前,还没有一种镁合金能像铝合金或不锈钢一样具有较好的耐蚀性,因此耐蚀镁合金的开发还需要进一步研究.本文为镁合金中元素之间的交互关系提供理论基础,可对新型耐蚀镁合金的开发提供思路.元素之间的协同作用会对新型耐蚀镁合金设计、工艺及性能有较大影响,随着研究的深入,期望构建出类似"不锈钢"的新型耐蚀镁合金.     

镁合金的生物医用研究

镁是可被人体吸收的常量元素,且具有较高的比强度和比刚度,在医用植入材料领域具有广阔的应用前景.综述了镁及镁合金作为医用植入材料的研究现状,并对医用镁及镁合金的表面改性技术进行了简单叙述.     

可降解镁合金临床应用的最新研究进展

作为新一代可降解医用金属材料,镁合金具有良好的力学性能、生物可降解性以及生物相容性。镁合金用作骨修复材料时,可以有效避免应力遮挡效应,有利于促进骨愈合;用作血管支架材料时,可以在狭窄的血管内经过一段时间支架支撑和药物治疗完成正性重构后,自行降解消失,从而降低再狭窄的风险。因此镁合金作为可降解医用材料具有很广阔的临床应用前景,在骨内植物器械和血管支架等领域有巨大的应用潜力。首先介绍了镁合金作为可降解医用材料所具有的优点以及目前所面临的主要挑战,然后分别阐述了镁合金在骨内植物器械和血管支架领域临床应用研究的最新进展,重点介绍了上海交通大学有关可降解医用镁合金的最新进展,最后总结并展望了可降解医用镁合金未来的发展前景。     

生物医用镁合金研究进展

由于具有优异的力学相容性、生物相容性和可降解性,镁及其合金成为新一代生物医用可降解金属植入材料的研究焦点。但镁及其合金由于较快的降解速率,严重制约了其在临床上的应用步伐。开发高强度、高韧性、高耐蚀,且降解行为可控的高性能镁合金迫在眉睫。综述了生物医用可降解镁合金的最新研究进展,详细介绍了镁及其合金作为生物医用材料的优势与不足、产品研发现状、降解机理及腐蚀行为和耐蚀性研究,并指出了研究中存在的问题和未来发展方向。     

可降解医用镁基生物材料的研究进展

生物体内可降解吸收材料是生物材料发展的重要方向,由于金属材料具有较好的强度和塑韧性,因此金属基可降解吸收材料具有重要的临床应用价值.镁是所有金属材料中生物力学性能与人体骨最接近的金属材料,具有理想的生物力学相容性,因此,镁合金作为可降解生物材料具有巨大的应用潜力.首先介绍了镁基材料作为生物体内可降解植入材料的优点,然后简要回顾了镁基可降解生物材料的早期研究情况,同时系统地介绍和总结了目前的研究进展和遇到的挑战,最后展望了镁合金医用材料的应用前景和发展方向.     

巢湖市年产18万吨镁合金生产项目

正一、项目背景镁合金具有力学性能好、熔点低、凝固收缩小、不腐蚀钢质模具等特点,是优良的轻质结构材料,具有良好的压铸性能。镁合金压铸件的应用近年来逐步加大。镁合金已被广泛应用于汽车、计算机、通讯及航空航天等众多领域,许多国家将其视为21世纪的重要战略物资。二、建设内容本项目拟建场址位于居巢经济开发区,占地面积220亩,总建筑面积21735平方米,年产18万吨镁合金。     

可生物降解医用镁合金的合金化研究进展

镁合金被认为是一种革命性的可生物降解医用金属材料。然而,在组织的愈合期间合金局部腐蚀过快,以致服役期力学性能下降或产生对人体有毒副作用的产物,严重限制了其在临床上的应用。合金化是提高镁合金力学性能和生物相容性的一种有效方法。全面综述了生物医用镁合金的合金化研究进展,包括添加生物营养元素(Ca、Sr、Zn 等),微量无毒元素(Zr、Nd、Y)及有毒元素(Al、Li、Ce 等)对合金的体内外细胞毒性、组织反应、耐腐蚀性能和力学性能的影响。此外,还简单总结了镁合金中多种合金化元素复合添加的最新研究情况,展望了可降解镁合金材料合金化研究的方向。