基于微铣削的微结构尺寸与形状对PMMA表面疏水性的影响

目的 研究不同微结构尺寸参数和阵列形状对PMMA表面疏水性的影响.方法 使用精密微铣削方式,在光滑PMMA表面加工微沟槽、方柱、圆形及椭圆形阵列,并将测量的水滴的接触角和形状作为表面疏水性的表征指标.结果当微沟槽阵列的微槽宽度B、凸台宽度C及微槽深度H分别在84.86～208.77μm、36.22～133.94μm、6...     

Cr离子注入镍钛合金的表面组织结构

针对镍钛合金(NiTi)进行3种不同浓度Cr离子注入,采用扫描电子显微镜、三维白光形貌干涉仪、小角度掠射X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪分析了离子注入前后镍钛合金表面形貌、粗糙度、组织结构及化合态。结果表明,随着注入Cr离子浓度的增大,镍钛合金表面更加平整,粗糙度变小。所有注入试样表面形成了近60nm厚的注入膜层,主要成分为三氧化二铬和铬碳化合物,并且随Cr离子注入剂量的增加,三氧化二铬和铬碳化合物的含量增加。     

微纳超疏水钛合金表面的制备及其性能研究

目的 制备超疏水自清洁的Ti6Al4V合金表面。方法 首先使用飞秒激光在Ti6Al4V合金表面预制备微米级结构,然后将预制备的样品置于1.0 mol/L的氢氧化钠溶液中,在超声水浴状态下进行电化学去合金,获得微纳米复合结构。经表面改性后,得到微纳超疏水钛合金表面。结果 经复合制备的微纳超疏水表面结构由微米级的梯形凸柱阵列,以及通过电化学去合金形成的三维纳米孔洞骨架和沉积的微米或亚微米金属氧化物组成。经过表面改性后,该微纳复合结构表面呈现优异的超疏水性,其接触角可达162.5°,滚动角低至3.4°。自清洁性能测试结果表明,该微纳超疏水钛合金表面展现出优异的低黏附性和自清洁性,1滴水对表面的清洁效率达到99.8%。激光加工参数与静态水接触角之间的关系表明,接触角与扫描间距呈负相关,与能量密度、重复次数呈正相关。结论 飞秒激光结合电化学去合金方法制备的具有微纳结构的钛合金表面呈现出优异的超疏水自清洁性能,通过改变激光加工参数能够有效增大表面的静态水接触角,为后续研究提供了一定参考。     

单晶硅表面微纳结构构建及其疏水性能分析

利用去除晶胞的方式在单晶硅100晶面的表面构建不同结构的光栅微纳结构及方柱阵列微纳结构,同时采用MD数值模拟方法,结合疏水结构模型,建立适用于光栅及方柱阵列微纳结构的结构模型,将理论接触角与仿真测量接触角对比并分析,从微观尺度上验证试验结果,得出两种结构参数对表面疏水性能的影响。研究结果表明：在去除一层晶胞的前提下,方柱阵列微纳结构的接触角为131°,其疏水性能更强。而结构参数在Cassie Baxter模型条件前提下,疏水性能随着疏水结构间的间距宽度增加而增大,随疏水结构宽度增大而减小。     

钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术及生物性能研究进展

对国内外医用钛及钛合金植入体表面微纳结构制备技术的研究现状进行综述。介绍了喷砂、微切削和激光等机械加工方法,等离子喷涂、溅射等物理方法,酸蚀、碱热处理、阳极氧化等化学处理方法在钛及钛合金植入体表面制备的微纳结构,概述了微纳结构对钛及钛合金植入体生物相容性的影响。最后,总结各种制备方法的优劣,并结合目前医用钛及钛合金植入体表面微纳结构研究中存在的问题,指出了植入体表面微纳结构制备方法的发展趋势。     

生物肽不同结构肽链对生物修饰金属材料疏水性能的影响

目的通过调整与金属反应的肽的肽链结构,提高反应后金属表面的疏水性。方法取同种肽两种不同结构(L-型和D-型反序结构)分别与金属不锈钢作用,通过CA测定材料疏水性的变化,采用FTIR显示有机肽在材料表面的附着情况。分别在L-型和D-型肽上接入疏水基团十二烷酸,获得两种新的不同结构的肽:L'-型肽和D'-型肽。两种肽分别与金属不锈钢作用,利用FTIR和CA研究疏水基团的接入及其对材料疏水性的影响情况。结果与金属不锈钢作用之后,D型肽反序结构修饰的不锈钢表面接触角比L型肽修饰有所提高,由原来的39.7°变成80.1°。接入疏水基团后的肽在PBS中的溶解度减小,用有机溶剂初溶之后再溶入PBS中,生物肽全部溶解。该肽溶液与金属材料作用之后,D'型肽比L'型肽作用的表面接触角更高,分别为89.4°和87.4°,前者作用效果更好。结论通过调整生物肽肽链的结构,可以改变改性金属材料表面的疏水特性,为进一步通过调整金属反应肽的肽链结构和疏水基团的种类得到具有良好疏水性能的金属材料提供了有力的数据支撑。     

钛合金植入体表面微纳结构构建及其生物活性（英文）

医用植入物的表面改性是改善细胞行为、提高植入体骨整合的一种有效方法。通过激光加工及多重酸蚀在钛合金表面制备出微纳复合结构。采用SEM对钛合表面形貌进行表征。通过对不同表面形貌的植入体进行体外细胞培养,观察羟基磷灰石的形成、细胞形态及细胞粘附,分析不同表面形貌的生物活性。结果表明:微米结构表面能够促进成骨细胞粘附与铺展;与微米结构表面相比,微纳复合结构表面更有利于细胞粘附与伸展。微纳复合结构能够提高钛合金植入体的生物活性及骨整合能力。     

掩膜电解微坑阵列对钛合金表面疏水性能的影响

为了提高钛合金表面的疏水性能,采用润湿理论模型与多物理场耦合仿真相结合的方法,建立接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系,揭示微坑阵列掩膜电解加工对表面疏水性能的作用。建立接触角与微坑阵列几何尺寸间的表面疏水理论模型,对掩膜电解加工进行多物理场耦合仿真;理论模型与仿真结果相结合,获得了接触角与掩膜电解加工工艺参数之间的直接映射关系。此外,以表面接触角为因变量,以电解质质量分数、掩膜尺寸和电解电压为自变量,进行正交试验仿真和计算,获得了最佳工艺参数组合并进行试验验证。与仿真计算相比,试验测量得到的微坑阵列直径、间距、深度、表面接触角误差分别为2.49%、6.87%、7.40%、6.01%,从而表明该方法在未经低表面能材料修饰的情况下,成功制备接触角约为141°的微坑阵列疏水表面。     

类蝴蝶翅膀表面微纳结构的制备及其疏水性

在金属表面构筑微纳米粗糙结构后以低表面能物质修饰,可以获得超疏水的金属表面,对实现防水、防腐及表面自清洁等功能具有重要的意义。以钛片为基底,利用简单易行且低成本的喷砂-酸蚀法,对其进行粗糙化处理,并使用低表面能物质氟碳树脂进行表面改性,获得了超疏水性表面。测量了试样表面与蒸馏水的静态接触角,将试样置于空气、模拟海水、质量分数为3%的NaOH和HCl溶液中进行了耐环境测试,观察了试样表面的微观形貌。结果表明:在光滑的钛基底上用氟碳树脂修饰后,得到的疏水表面接触角仅为103°;而钛片表面经喷砂-酸蚀后,再利用氟碳树脂进行疏水化修饰,得到与水接触角为156°的超疏水表面。经表面粗糙化处理和低表面能物质修饰后得到的钛基底上形成了类蝴蝶翅膀表面微纳结构的蜂窝状超疏水表面,具有优异的耐环境性和良好的自清洁效果。     

透明氧化铝薄膜的疏水性能研究

以异丙醇铝为前驱体,采用溶胶-凝胶法制得性能稳定的纳米氧化铝溶胶,采用高温热处理及沸水处理法,控制适当的条件,得到表面粗糙的网络结构氧化铝膜。用氟硅烷分别修饰不同条件处理的粗糙氧化铝膜表面,进行接触角测试、XRD相分析和SEM结构表征。结果表明,经450℃热处理15min,沸水处理20min后,氟硅烷修饰的的氧化铝膜纳米网络结构表面对水的接触角达到120.3o,较未处理及其他条件处理的膜结构接触角有一定幅度的提高。     

金属表面疏水性研究进展

表面疏水性是近年来科学研究的热点。在生活中观察到荷叶表面上的水滴呈现圆球状,并能在荷叶上滚动而带走灰尘。研究发现荷叶表面具有优越的疏水性和自清洁特性,主要是由其表面微观的粗糙结构和低表面能物质共同引起的。概述了荷叶表面疏水性产生的原因,指出由于荷叶表面存在大量的微米级乳突,在这些微米级乳突上还有一些纳米级结构,这种纳米级结构正是引起荷叶表面超疏水的根本原因。归纳了疏水性表面的重要理论,其中,Young方程针对平整、光滑表面,将液滴在光滑表面上的张力和接触角联系起来;Wenzel模型是在Young方程的基础上引入了粗糙度因子,Wenzel模型中液滴形成的是一种非复合式的润湿状态,液滴和固体表面完全接触;Cassie方程是Wenzel模型的延伸,液滴和固体之间不再是单纯的非复合式接触,而是混有一定空气的复合式接触。在此基础上,综述了近年来表面疏水性的制备方法,包括化学法、特种加工法和微切削法等,最后展望了疏水性表面目前存在的问题。     

Ni-Ti形状记忆合金性能及表面活化研究进展

近等原子比的Ni—Ti合金由于其超弹性及形状记忆效应已成为广泛应用于医学领域的牛物材料。表面修饰能够进一步改善Ni—Ti合金的表面状态,提高其抗腐蚀性、生物相容性和生物活性。本文简要论述了Ni—Ti合金的表面特性、抗腐蚀性以及生物相容性,并对Ni—Ti合金表面改性技术进行了分类讨论。     

磁极开槽对磁粒研磨加工镍钛合金血管支架管材内壁表面质量的影响

目的 提高镍钛合金血管支架管材内壁的表面质量及磁粒研磨加工效率,研究开槽与不开槽磁极对磁粒研磨加工镍钛合金血管支架管材内壁表面质量的影响.方法 建立了有限元仿真模型,分别模拟了开槽磁极与不开槽磁极的磁感应强度分布情况.结合仿真结果,使用搭建的镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨加工设备,分别采用开槽磁极和不开槽磁极进行镍钛...     

基于响应面法的镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨工艺参数研究

目的 研究磁粒研磨工艺参数对超细长镍钛合金血管支架管材内壁表面粗糙度的影响.方法 搭建镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨加工实验设备,使用自由降落气固两相流双级雾化快凝磁性磨料制备方法,制备了铁基金刚石磁性磨料,对内径为1.0 mm、外径为1.2 mm、长度为1800～2000 mm的镍钛合金血管支架管材内壁进行磁粒光整加工.以表面粗糙度为评价指标,设计4因素3水平的响应曲面实验,探究管材旋转速度、磁极进给速度、磨料填充量和磨料粒径对表面粗糙度的影响规律及其相互作用关系,并建立4个工艺参数关于表面粗糙度模型的回归模型.使用Design-Expect 12软件对工艺参数进行优化,得到最优工艺参数组合,并加以试验验证回归模型的准确性.结果 根据响应面分析结果,管材旋转速度与磁极进给速度、管材旋转速度与磨料填充量以及管材旋转速度与磨料粒径,对表面粗糙度的交互影响作用显著.以表面粗糙度为评价指标,各工艺参数对表面粗糙度的影响因素大小排序为:管材旋转速度>磁极进给速度>磨料填充量>磨料粒径.以表面粗糙度值最小为目标,得到工艺参数组合为:管材旋转速度100 r/min,磁极进给速度5 mm/min,磨料填充量0.1 g,磨料粒径100.00μm.预测表面粗糙度Ra为0.101μm,试验实际表面粗糙度Ra为0.112μm,实际值与预测值的误差为10.9％.结论 使用磁粒研磨法对镍钛合金血管支架管材内壁进行光整加工,解决了超细、超长的镍钛合金血管支架管材内壁的光整加工问题.响应曲面法可对镍钛合金血管支架管材内壁磁粒研磨工艺参数进行优化,建立的表面粗糙度模型具有良好的预测能力,对实际工程应用具有指导意义.     

磁力搅拌电火花加工工艺对镍钛合金表面特征及疏水性的影响

采用磁力搅拌电火花加工工艺在镍钛合金表面制备疏水性表面来提高其生物相容性,研究工艺参数对表面特征及疏水性的影响。采用扫描电子显微镜（SEM）对工件表面形貌进行分析,使用光学接触角测量仪和TR200粗糙度仪分别测量接触角和表面粗糙度值。结果表明：磁力搅拌电火花加工参数对表面形貌特征及疏水性影响显著。当电流为1.5 A时,表面熔凝凸起随脉宽的增大而增大,在脉宽为60 μs时其表面含有尺寸合适的熔凝凸起,接触角达到峰值为138.2°;当电流为4.5 A时,表面富含气孔特征,表面气孔的深度在脉宽为60 μs时达到最大值,其表面接触角为133.6°。表面粗糙度对疏水性能无直接影响。采用磁力搅拌电火花加工工艺,可以大幅提升镍钛合金表面的疏水性。     

Ni—Ti合金表面化学修饰钙磷层的表面特性

用SEM,AFM,AES研究了化学处理后Ni-Ti合金表面形貌和成分。结果表明,钙化后的表面形貌随钙化时间的增加而改变,钙化1天时,Ni-Ti合金表面已形成了大量的钙磷晶体,但还不能完全将基体覆盖,小晶体的尺寸＜200nm,钙化5天时,表面已形成一层均匀的钙磷层,钙磷层是由众多颗粒组成,AES分析表明,钙化5天时,表面存在的主要元素为O,Ni,Ti,Ca,P。深度剖析表明,钙磷层的厚度超过1．45um,且与基体间存在互扩散,即存在梯度过渡层,剖面分析表明,试验获得了近60um厚的钙层。