梯度结构羟基磷灰石生物活性涂层的性能

采用等离子喷涂系统在Ti6Al4V钛合金基体表面制备出真有梯度结构的羟基磷灰石生物活性梯度涂层,利用纳米硬度计等手段分析了生物活性涂层的梯度结构．结果表明：金属基体与陶瓷界面区域的弹性模量和硬度呈梯度变化;生物活性功能涂层的表面具有典型的多孔结构特征,整个涂层沿垂直基体方向从底层致密结构向表面层多孔结构过渡;涂层的成分从生物稳定性的底层至生物活性的表面层呈梯度变化,涂层表面成分为具有生物活性的羟基磷灰石．涂层的这种结构特征保持了涂层的生物活性,提高涂层与基体的结合强度（48．6MPa）。     

K2Ti6O13-TiO2／Ti生物陶瓷材料的微弧氧化法制备

通过微弧氧化成功的在两种含钾的电解质中制备了K2Ti6O13-TiO2/Ti复合生物陶瓷材料.XRD检测表明制备得到的陶瓷膜的主要成分是K2Ti6O13和金红石型TiO2,还有少量的锐钛矿型TiO2和K2Ti4O9.EDX线扫描检测结果说明陶瓷膜中的各相是相互交织的结合在一起的,能提高陶瓷膜与钛基体的结合强度.表面SEM形貌检测显示表面呈现多微孔的陶瓷结构.两种体系中制备的陶瓷膜经仿生溶液浸泡6d后能检测到明显的片状结构的HAp涂层,表明K2Ti6O13-TiO2/Ti生物陶瓷材料具有很强诱导HAp沉积的能力,生物活性很好.分析结果表明K2Ti6O13和金红石型TiO2成分的存在是陶瓷膜具有良好生物活性的关键所在.     

羟基磷灰石/生物玻璃复合涂层的研究

设计了适合在Ti6Al4V金属基体上制备涂层的生物玻璃，通过电泳沉积以及后续热处理在Ti6Al4V合金上制备了羟基磷灰石／生物玻璃复合涂层，实现了底层致密表层多孔的结构梯度。利用平底锥头法对涂层剪切强度进行了测试；利用SEM观察了其表面形貌；利用EPMA分析了复合涂层断面结构和组成。     

喷砂酸蚀处理促进Ti6Al7Nb表面钙磷沉积

研究了Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb 3种钛基材料在喷砂酸蚀处理后成骨细胞在其表面生长的生物活性。通过Al2O3喷砂和盐酸、硫酸混合物酸蚀的表面改性方法,在Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb3种钛基材料表面进行喷砂酸蚀处理,通过SEM观察样品的表面形貌,样品的表面呈现出微米级多孔形貌;将样品浸入模拟体液(simulated body fluid,SBF)中浸泡7,14和21 d后通过SEM、X射线衍射仪(XRD)分析样品表面沉积物的形貌、物相,样品浸入SBF 14 d后,Ti6Al7Nb表面最先观察到表面覆盖的羟基磷灰石涂层;样品浸入SBF 21 d后,Ti、Ti6Al4V和Ti6Al7Nb表面都观察到羟基磷灰石涂层。羟基磷灰石涂层有利于促进钛基植入体与体内骨组织的骨结合,喷砂酸蚀处理的Ti6Al7Nb表现出良好的生物活性。     

两步电沉积法制备HA-Ti/HA复合涂层的研究

为了提高金属基羟基磷灰石（HA）涂层的结合强度,采用复合电沉积一电沉积两步法在含Ti粉的钙磷电解液中制备HA—Ti／HA复合涂层,对涂层的组分结构、表面形貌、热稳定性、结合强度和生物活性进行了研究．实验结果表明：两步法制备的底层为HA—Ti复合涂层,外层为纯HA涂层的HA—Ti／HA复合涂层既提高了涂层的结合强度,又保证了涂层的生物活性．当涂层中Ti粉的质量分数为51．2wt％时,涂层与基体的结合强度达到21．2MPa,约为纯HA涂层的3倍．模拟体液浸泡7天后,涂层表面即被一层球状碳磷灰石覆盖,具有良好的生物活性,与纯HA涂层相比,复合涂层具有更好的耐蚀性能．     

钛涂覆多孔羟基磷灰石涂层的制备及其生物活性

在纯钛基体表面通过电泳沉积的方法制得壳聚糖/羟基磷灰石(CS/HA)复合涂层, 然后将复合涂层烧结形成多孔HA涂层。采用SEM对多孔HA涂层的形貌进行观察, XRD分析涂层的物相组成, 粘结拉伸实验测定涂层与基体的结合强度, 1.5倍人体模拟体液(1.5SBF)浸泡测定涂层的生物活性。结果表明: 当悬浮液中CS与HA质量比为1∶1时, 制得的CS/HA复合涂层经过700℃烧结处理, 涂层中CS热分解致孔形成多孔HA涂层, 孔径在10~25 μm, 涂层与基体的结合强度可达19.5 MPa; 在1.5SBF中浸泡5天后, 多孔HA涂层表面完全碳磷灰石化, 呈现较好的生物活性。      

沉积温度对多孔钛表面仿生制备羟基磷灰石的影响

为研究沉积温度对羟基磷灰石涂层生长的影响,制备了不同温度条件下成分恒定的仿生沉积液,并采用纯钛和不同孔径的多孔钛做基体,在其表面仿生沉积羟基磷灰石涂层,再将得到的涂层试样浸泡在标准模拟体液中检测其生物活性.通过X射线衍射仪(XRD)分析涂层物相结构,用金相显微镜、环境扫描电子显微镜(ESEM)表征涂层形貌,利用能谱分析仪(EDS)计算钙磷比.研究表明:基体孔径增大,有利于沉积液进入到孔隙且表面粗糙度相对增大,从而使得HA涂层变得均匀致密;沉积温度由30℃升高至37℃,会加快HA涂层致密均匀的生长,但温度升高到44℃时,HA晶粒变粗大,涂层变得疏松化;模拟体液浸泡后,Ti/HA涂层试样表面有新的HA生成,且Ca/P比接近标准的1.67,表明该Ti/HA涂层试样具有良好的生物活性.适当增大钛基体孔径,提高沉积液温度,可以得到均匀致密的HA生物活性涂层.     

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).     

Ti6Al4V表面HAF/YSZ梯度复合涂层的制备和性能

采用射频磁控溅射技术在Ti6Al4V基体上制备含氟羟基磷灰石(HAF)梯度复合涂层,对涂层的氟含量、物相组成及形貌进行了表征,并分析了梯度复合涂层在模拟人体条件下的生物活性和稳定性。结果表明:复合涂层中的氟呈梯度分布,n(Ca)/n(P)随着涂层中氟含量的增加逐渐减小。HAF/YSZ(Y_2O_3稳定的ZrO_2,简称YSZ)复合涂层在SBF环境下生成的新物质为碳酸类骨磷灰石,氟促进磷灰石相的发育,氟含量呈梯度分布能有效提高涂层的抗体液溶解能力和与基体间的结合性能;HAF/YSZ梯度复合涂层比无氟羟基磷灰石及氟含量单一的涂层具有更好的生物活性和稳定性。     

纤维及晶须增强PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究

利用MHK－500型环－块磨损试验机,对炭纤维,玻璃纤维及钛酸钾（K2Ti6O13)晶须增强聚四氟乙烯（PTFE）复合材料在干摩擦条件下与GCr15轴承钢对磨时的摩擦学性能进行了较为系统的研究,并利用扫描电子显微镜（SEM）和光学显微镜对其磨屑和摩擦表面进行了观察。结果表明,炭纤维,玻璃纤维及K2Ti6O13晶须虽增大了PTFE的摩擦系数,但均可将PTFE的磨损量降低2个数量级,其中玻璃纤维的减磨效果最好,K2TiO13晶须的减磨效果最差,由于K2TiO13晶须的承载能力较差,致使K2Ti6O13晶须增强PTFE复合材料的磨损表面发生了明显的挤压变形,因而该复合材料具有较高的摩擦和磨损。     

高浓KOH水溶液中低温合成六钛酸钾前驱体的研究

以偏钛酸为原料在高浓KOH溶液中常压下低温合成六钛酸钾前驱体,然后经烧结制备六钛酸钾.实验表明,合成条件对前驱体的种类、结晶度和形貌有明显的影响,从而显著地影响了六钛酸钾的形貌和产率.水溶液中合成的二钛酸钾具有较高的反应活性,可以在较低温度下经一次烧结制备出六钛酸钾晶须.     

聚丙烯/四钛酸钾晶须复合材料研究

以PP-g-GMA为增容剂,利用熔融共混法制备了PP/PP-g-GMA/K_2Ti_4O_9晶须复合材料,借助于SEM、DSC和其他测试手段对复合材料的结构和性能进行了考查.SEM观察发现,K_2Ti_4O_9晶须含量较低时,分散较均匀,与树脂界面结合较好,含量较高时,粒子有团聚现象.力学性能测试结果表明,K_2Ti_4O_9晶须的加入提高了基体树脂的缺口冲击强度,对材料的拉伸强度影响不大.DSC测试结果表明,K_2Ti_4O_9晶须对PP的结晶有异相成核作用,出现双熔融峰和双结晶峰现象,使PP的结晶度提高,同时使PP的结晶温度大幅提高.     

钛酸钾晶须填充新型PPESK的性能及形态研究

采用填料对含二氮杂萘结构的聚醚砜酮(PPESK)进行填充改性,能够快捷有效的提高其性能,为此采溶液共沉析的方法制备了含二氮杂萘结构的聚芳醚砜酮/钛酸钾晶须(PPESK/Whisker)复合材料.使用不同比例的钛酸酯偶联剂进行晶须表面处理,研究了晶须表面处理和晶须含量对PPESK复合材料机械性能的影响;考察了复合材料的热性能,并用扫描电镜观察了复合材料的形貌.结果表明,钛酸钾晶须作为填充材料,使得复合材料机械性能得到明显改善;对晶须进行适当的表面处理后,晶须与PPESK基体的相容得到改善.     

等离子喷涂制备HA/ZrO2复合涂层

采用等离子喷涂技术,在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体上成功地制备了羟基磷灰石／氧化锆（ＨＡ／ＺｒＯ_２）复合涂层,对涂层的微观结构、相组成和结合强度进行了研究,并以模拟体液试验评估涂层的生物活性．结果表明,复合涂层具有较为均匀的微观结构．ＨＡ／ＺｒＯ_２复合涂层的结合强度明显高于 ＨＡ涂层, ＨＡ／６０ ｗｔ％ ＺｒＯ_２涂层的结合强度高达 ２８．５ＭＰａ,为 ＨＡ涂层的 ２．２倍．复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层碳酸磷灰石（ｃａｒｂｏｎａｔｅ－ａｐａｔｉｔｅ）,表明涂层具有良好的生物活性．     

等离子喷涂制备HA/ZrO2复合涂层

采用等离子喷涂技术,在Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ基体上成功地制备了羟基磷灰石／氧化锆（ＨＡ／ＺｒＯ２）复合涂层,对涂层的微观结构,相组成和结合强度进行了研究,并以模拟体液试验评估涂层的生物活性,结果表明,复合涂层较有较为微观结构,ＨＡ／ＺｒＯ２复合涂层的结合强度明显高于ＨＡ涂层,ＨＡ／６０ｗｔ％ＺｒＯ２涂层的结合强度高达２８．５ＭＰａ,为ＨＡ涂层的２．２倍,复合涂层在模拟体液中浸泡一段时间后,表面覆盖一层     

Structure and properties of hydroxyapatite-bioactive glass composites plasma sprayed on Ti6Al4V

Hydroxyapatite (HA)-coated Ti6Al4V has recently been used as a bone substitute in orthopaedic and dental applications because of its favourable bioactivity and mechanical properties. Studies in the literature have shown that the bioactivity of calcium phosphate bioactive glass (BG) is higher than that of HA. In an attempt to increase the bioactivity of Ha-coated Ti6Al4V and enhance the bonding strength between coating and substrate, in the present study, HA/BG composites are applied onto Ti6Al4V using a plasma spraying technique. Microstructure and phase changes of the composite coating after plasma spraying are studied. The coating-substrate bonding strength is evaluated using an Instron, following the ASTM C633 method. Results indicate that the average bonding strengths of BG, HA/BG and HA coatings are 33.0±4.3, 39.1±5.0, and 52.0±11.7 MPa, respectively. Open pores with sizes up to 50 m are found in both BG and HA/BG coatings, which are probably advantageous in including mechanical interlocking with the surrounding bone structure, once implanted. These HA/BG composites could provide a coating system with sufficient bonding strength, higher bioactivity, and a significant reduction in cost in raw materials. The future of this HA/BG composite coating system seems pretty bright.     

反应等离子喷涂TiN/Ti3O复相陶瓷涂层

采用等离子反应合成技术,制备出了TiN/Ti3O复相陶瓷涂层,并分析了复相涂层的组织及其性能.研究结果表明:复相涂层主要由TiN相组成,并含有少量的钛的氧化物;复相涂层具有典型的层状组织结构,且层与层之间结合较好;制备的复相涂层的韧性得到明显提高,其韧性优于等离子喷涂Al2O3陶瓷涂层;特别是复相涂层具有优于M2钢的耐磨性.     

等离子体喷涂氧化钛涂层的生物活性研究

以纳米TiO₂粉末为喷涂原料, 采用大气等离子体喷涂技术在医用钛合金上制备氧化钛涂层. 利用酸和碱溶液对氧化钛涂层表面进行生物活化处理, 体外模拟体液浸泡实验考察涂层的生物活性. 采用XRD、SEM、FTIR、EDS等测试技术对改性前后氧化钛涂层的生物活性进行表征. 结果表明: 氧化钛涂层和钛合金基体的结合强度较高, 其值高达40MPa, 涂层的耐模拟体液腐蚀性优于钛合金. 酸和碱溶液表面改性后的氧化钛涂层经模拟体液浸泡可在其表面生成含有碳酸根的羟基磷灰石(类骨磷灰石), 显示良好的生物活性.