Bioactive composite gradient coatings of nano-hydroxyapatite/polyamide66 fabricated on polyamide66 substrates

Tightly bonding of bioactive coating is the first crucial need for orthopaedic implants. This study describes a novel and convenient technique to prepare bioactive coating with high adhesion on orthopaedic substitutes made of polymeric matrix. Here, a chemical corrosion method has been adopted to fabricate a coating on the surface of injection-moulded polyamide66 (PA66) substrates by corrosive nano-hydroxyapatite/polyamide66 (n-HA/PA66) composite slurry. Scanning electron microscopy observation shows that a porous chemical corrosion region presents between the coating and dense PA66 substrate. Energy-dispersive X-ray spectroscopy analysis indicates that the chemical corrosion region is mainly composed of PA66 matrix, and the coating layer is an n-HA-rich layer. Both the pore size and n-HA composition increase gradually from the polymeric substrate towards the coating surface. Mechanical testing shows the bonding strength can reach 13.7 ± 0.2 MPa, which is much higher than that fabricated on polymeric matrix by other coating methods. The gradual transition in coating structure and composition benefits for the interface bonding and for the surface bone-bonding bioactivity. Subsequent cell experiments corroborate n-HA-rich coating and a porous structure is benefitting for cell attachment and proliferation. The convenient coating method could be popularized and applied on similar polymer implants to produce a tightly and porous bioactive coating for bone tissue regeneration.     

梯度涂层高炉风口的涂层梯度方程选择

采用有限元分析软件研究了具有不同梯度方程的梯度涂层高炉风口温度及应力的分布状况。结果表明：梯度涂层能够明显改变高炉风口的温度分布，缓和了涂层与基体接合界面处的应力。组成分布规律指数P=1时，涂层中应力缓和效果明显且应力值较小，从而确定最优涂层梯度方程为c=x／5。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合材料药物缓释载体研究

将纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合材料与抗生素类药物头孢哌酮钠(cefoperazone Sodium)复合,用特定溶剂将其调成糊状并自固化后,对该复合材料负载抗生素后的理化特性进行了研究.通过红外光谱及X射线衍射分析显示,载药材料保持了良好的化学稳定性.扫描电镜图象显示,材料表面及内部结构多孔.自固化n-HA/PA66复合材料在骨修复药物载体方面有很好的开发和应用前景.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺66仿生复合材料的非等温结晶动力学研究

用差示扫描量热仪(DSC)研究了不同比例的纳米羟基磷灰石(nano hydroxyapatite, n HA)/聚酰胺66(polyamide 66,PA66)仿生复合材料的非等温结晶行为。结果表明:(1)纳米羟基磷灰石的加入,起到了异相成核剂的作用,提高了PA66 的结晶速率,且结晶速率随纳米羟基磷灰石的含量的增加而增加,纯PA66的结晶度则随着纳米羟基磷灰石的增加而降低。(2)PA66 和复合材料的结晶峰都随降温速率的增加从高温向低温方向移动,且结晶峰变宽。(3)以Mo法进行非等温结晶数据处理,得到的F(T) 随结晶度的增加而增加,a值却几乎不随结晶度变化,表明降温速率越快,单位结晶时间达到的结晶度越高,但各降温速率下的结晶方式基本相同。     

钛合金基类金刚石梯度薄膜的生物摩擦学性能评价

通过与钛合金／超高分子量聚乙烯摩擦副的对比，研究了DLC／UHMWPE摩擦副分别在干摩擦、生理盐水^L和Hank's溶液润滑下的摩擦磨损特性。用二次离子质谱和声波反射划痕仪分别测定了DLC梯度薄膜的组分分布和附着强度，并用扫描电子显微镜观察试样表面形貌，探讨其磨损机理。结果表明：用PSII-IBED法制备的DLC薄膜的组分由内向外呈梯度变化，膜的附着强度较高。DLC梯度薄膜是一种减摩耐磨材料，其摩擦系数随载荷的增大而减小。     

壳聚糖修饰纳米羟基磷灰石/聚酰胺复合多孔支架的制备及性能研究

利用相转移法制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺66(n-HA/PA66)复合多孔支架.用不同浓度(1%、3%、5%)的壳聚糖(CS)溶液对多孔支架进行了表面修饰.用扫描电镜(SEM)和材料力学试验机对多孔支架修饰前后的形貌和力学性能进行了表征.研究了经CS修饰的n-HA/PA66复合多孔支架在磷酸盐缓冲溶液(PBS)中的浸泡行为,并初步研究了其与MG63细胞的细胞相客性.结果显示,多孔支架具有较为理想的孔隙结构和贯通性,经CS修饰后,其力学强度有显著提高.体外浸泡结果显示,随着漫泡时间的增加,支架表面微结构变得粗糙和多孔化.细胞实验表明该支架有利于细胞在表面的粘附、铺展、生长和增殖.     

梯度功能型金属氧化物涂层阳极(DSA)的制备

首次用梯度功能材料设计思想制成了成份呈梯度分布的金属氧化物涂层阳极（DSA）,比用传统方法制备的阳极寿命提高了40多倍,并用SEM、EDX对其界面过渡的形貌及成份分布进行了研究。     

陶瓷／金属梯度热障涂层的制备及性能评价

为了评价陶瓷／金属梯度热障涂层的性能，设计了4种涂层方案和2种基体材料（1Cr18Ni9Ti和2Cr13）．利用单枪单送粉器成功地制备了线性梯度涂层．通过观察涂层的微观结构、测量涂层的抗热震性能和热残余应力来评价涂层的性能．利用扫描电镜对各种陶瓷涂层的微观结构进行了观察和分析，利用X射线能谱分析得到了陶瓷梯度涂层试样中的不同区域的衍射图．热震试验表明，梯度涂层比非梯度涂层具有更好的抗热震性能．采用钻孔法对不同涂层方案进行了残余应力的测量，结果表明，压应力出现在1Cr18Ni9Ti基体材料上，而拉应力出现在2Cr13基体材料上．     

梯度钛酸锶钡（BaxSr1-xTiO3）材料性能的研究

采用固相法合成BaxSr1-xTiO3（x=0，0．98，0．95，0．90）单组分和多组分陶瓷，阻抗分析仪测量钛酸锶钡陶瓷25～130℃的介电温谱，对两者的介电特性进行了比较和研究。单组分样品在相变处介电常数出现峰值，而通过热扩散形成的梯度铁电陶瓷能拓宽相变区域，在较宽的温度范围内获得较高的介电常数．使用EPMA电子探针表征梯度材料中元素的分布情况。     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺6医用复合材料的制备及性能表征

为防止纳米羟基磷灰石(nano HAP)粉末的团聚,采用溶剂沉淀法制备了nano HAP/聚酰胺6(PA6)复合粉末,并对粉末进行热压成型制得nano HAP/PA6复合材料。然后,通过FTIR、XRD和SEM对nano HAP/PA6复合材料的成分、结构和形貌进行了表征,并对复合材料的热稳定性、力学性能和细胞相容性进行了检测。结果表明:所制备的nano HAP/PA6复合材料结晶体大小均匀,且PA6只存在α型结晶;由于nano HAP与PA6界面上形成新的氢键和COO—Ca,复合材料具有良好的综合性能;在低于350℃时,nano HAP/PA6复合材料不会发生裂解,力学性能与人骨匹配,50wt%nano HAP/PA6复合材料的弯曲强度、压缩强度和弹性模量分别为146.87MPa、98.44MPa和5.44GPa。MG-63骨瘤细胞在nano HAP/PA6复合材料表面粘附和生长状况良好,说明nano HAP/PA6复合材料具有良好的细胞相容性。所得结论表明nano HAP/PA6复合材料在骨修复方面具有应用价值。     

Analysis of Interfacial Coating Effect on Thermal Stress in Composites

A preliminary model for the analysis of thermo-mechanical behaviour of interfacial coatings on thefibers in unidirectional composites have been developed on the solution of thermo-elastic mechan-ics. Thermal stress would be introduced into the composite during cooling because of the mismatchof thermo-mechanical properties among their components. The low modulus coating can effectivelyreduce the interracial stress caused by different thermal expansion coefficient between fibers and ma-trix, no matter how high or low the expansion coefficients of coatings are in CF/Al and SiC/Ticomposite systems, however, high modulus coating can decrease the interfacial compressive stress,only when the thermal expansion coefficient of coating is lower.     

尼龙无纺布增韧RTM复合材料的湿热老化性能

采用尼龙无纺布(PNF)作为结构化增韧层,利用树脂传递模塑(RTM)工艺制备了PNF层间增韧改性的碳纤维增强环氧树脂基复合材料(U3160-PNF/3266),研究了U3160-PNF/3266复合材料的吸湿特性及湿热老化对其耐热性能的影响。结果表明:增韧前后复合材料具有相似的吸湿动力学特性,但在吸湿初期,U3160-PNF/3266复合材料具有更大的吸湿速率,达到饱和吸湿后,U3160-PNF/3266复合材料的饱和吸湿率约为0.96%,略大于非增韧复合材料U3160/3266的0.87%。随着湿热老化时间的增加,两种复合材料的玻璃化转变温度均逐渐降低,并随着吸湿率的饱和而趋于平稳,达到饱和吸湿后,U3160-PNF/3266和U3160/3266复合材料的玻璃化转变温度分别下降了约15%和14%。     

载铜纳米羟基磷灰石的制备及抗菌性能评价

常压条件下,用液相沉淀法合成了纳米羟基磷灰石(n-HA)浆料,并在超声波作用下,在水介质中用浸渍交换法中制备了载铜纳米羟基磷灰石(Cu-HA)抗菌材料.运用原子吸收光谱(AAS)、转靶X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)等手段对材料的理化性能进行了表征.并通过抑菌环、抑菌率、最小抑菌浓度和最小杀菌浓度实验对该抗菌材料的抗菌性能进行了研究,结果表明,载铜n-HA抗菌材料对革兰氏阴性菌E.coli和革兰氏阳性菌S.aureus均有较强的抑制和杀灭作用.     

电爆喷涂技术在材料表面制备涂层的研究进展

综述了电爆喷涂技术在材料表面制备涂层的研究进展和应用.给出了电爆喷涂技术的特点,喷涂设备的工作原理以及喷涂材料的种类;详细讨论了放电参数、喷涂材料与基体材料的几何尺寸、喷涂室气压、复合涂层等因素对涂层质量的影响;列举了电爆喷涂技术的实际应用;进一步分析了将来需要研究的问题.     

一类新型的超支化芳香-脂肪共聚酰胺的合成及其荧光性能研究

用溶液缩聚法合成一系列新型的超支化芳香-脂肪共聚酰胺。通过红外和核磁等表征了其结构．并对其荧光性能进行了研究。     

聚酰胺包覆酞菁绿颜料微胶囊的制备及其粒径分析

以对苯二甲酰氯和二乙烯三胺为壁材、改性酞菁绿G颜料分散于四氯乙烯中作为囊芯,采用界面聚合法制备了聚酰胺包覆酞菁绿的微胶囊。考察了乳化剂种类及用量、芯壁质量比、pH、搅拌速度对聚酰胺微胶囊粒径的影响。实验结果表明,与Span80、Tween80和SDS相比,OP-10乳化剂更适合用于聚酰胺微胶囊的制备,且当OP-10用量从0.5%增加到2.5%时,微胶囊的平均粒径从834.5nm降低到258.2nm。随着芯壁质量比从1∶6减小到1∶14,聚酰胺微胶囊的平均粒径从267.4nm增大到554.4nm。微胶囊的平均粒径随着pH及搅拌速度的增大而减小。从TEM可以看出,所制备的聚酰胺微胶囊粒径处于纳米级,颗粒圆整,囊壁较厚。     

新型树状芳-脂共聚酰胺的合成及其荧光性能研究

用溶液缩聚法合成一系列新型的树状芳香-脂肪共聚酰胺.通过红外、核磁等表征了其结构,并对其荧光性能进行了研究.     

纳米生物材料及其界面特性对成骨细胞生长影响的研究进展

目前传统生物材料并没有诱发适当的细胞响应,进而再生足够的骨以便使材料/器械维持相当长时间.纳米生物材料可能成为骨修复植入材料的另一选择.从拓扑结构、表面化学和表面亲/疏水性等方面综述了新型纳米材料的界面特性对成骨细胞生长和功能表达的影响.讨论了在骨修复应用中使用纳米生物材料潜在的挑战.     

纳米羟基磷灰石/聚酰胺多孔支架材料的制备及其结晶行为研究

以NaCl为致孔剂,采用粒子沥滤-相转移法制备了纳米羟基磷灰石/聚酰胺6(n-HA/PA6)多孔支架材料,用扫描电子显微镜(SEM),X射线衍射(XRD),示差扫描量热仪(DSC)等对其进行表征.结果表明,用该方法制备的多孔支架孔径分布在50～300μm,孔隙率约为77%,孔与孔之间的贯通性良好.用粒子沥滤-相转移法制备的支架中PA6的晶胞体积较制备前有所增大,同时其结晶度也有增加.研究表明,NaCl粒子的存在促进了PA6聚合物晶体的生长.在制备成支架后,n-HA/PA6复合材料中PA6仍为混晶型高聚物,其晶型部分发生了转变,由制备前α晶型占多数变成了制备后γ晶型占多数.支架的制备过程使PA6更容易结晶,但结晶总速率在制备支架前后均没有太大改变.     

Mechanical properties of gradient and multilayered TiAlSiN hard coatings

Multicomponent coatings based on different metallic and non-metallic elements possess the combined benefit of individual components leading to further improvement of coating properties. In this study, monolayered Ti-Al-N, multilayered Ti-Al-N/TiN, gradient Ti-Al-Si-N, and multilayered Ti-Al-Si-N/TiN coatings were synthesized by using a cathodic-arc evaporation (CAE) system. In addition to Ti, Ti₃₃Al₆₇ and Al₈₈Si₁₂ cathodes were used for the deposition of Ti-Al-N, and Ti-Al-Si-N coatings, respectively. The gradient Ti_0.50Al_0.43Si_0.07N, and multilayered Ti_0.50Al_0.43Si_0.07N/TiN with nanograins separated by disordered grain boundaries possessed lower residual stress (− 2.8 ~ − 4.8 GPa) than that of monolayered Ti-Al-N (− 6.8 GPa) and multilayered Ti-Al-N/TiN coatings (− 5.7 GPa). The highest hardness was obtained for the gradient Ti_0.50Al_0.43Si_0.07N (38 ± 2 GPa) with Ti/(Ti + Al + Si) content ratio being 0.5. On the contrary, the multilayered Ti_0.50Al_0.43Si_0.07N/TiN possessed the highest H³/E^?2 ratio of 0.182 ± 0.003 GPa, indicating the best resistance to plastic deformation, among the studied coatings.