生物矿化在仿生材料领域的研究进展

生物矿化重要的特征之一是无机矿物在细胞分泌的有机基质调节下成核和生长,最终形成具有特殊组装方式和多级结构特点的生物矿化材料,如骨、牙和贝壳等。仿生合成是近年来受生物矿化原理启示而发展起来的一个崭新领域,其合成过程具有高效、有序及自动化等特点。仿生合成材料是具有特殊性能的新型材料,有着潜在的广阔应用前景。综述了近年来在仿骨、仿牙和仿贝壳珍珠层等仿生材料、晶体工程、涂层及在防治病理矿化疾病等方面的研究进展。     

钴合金表面多层碳薄膜的制备及其性能研究

为了改善人工关节的生物摩擦学性能,采用磁过滤直流阴极真空弧源沉积技术在Co-Cr-Mo合金基体表面制备了多层C/C膜。采用拉曼光谱对薄膜的结构进行了表征;利用原子力显微镜观察了多层C/C膜的表面形貌;采用CSEM纳米硬度计测试了多层膜的纳米硬度;在销盘式摩擦磨损试验机上考察了多层膜的生物摩擦学性能。结果表明:多层C/C膜为典型的类金刚石结构,其表面光滑致密,硬度高达52 GPa,它与SiC球在磷酸盐缓冲溶液中的稳定摩擦系数仅为0.012,明显提高了人工关节用材料钴合金的生物摩擦学性能。     

透明塑料用耐磨薄膜材料的研究进展

透明又耐磨的薄膜涂层是改善透明塑料表面抗划伤性耐磨性有效方法。本文综述了透明耐磨薄膜的种类和制备方法，从成膜材料、溶剂、增强材料、固化及测试方法总结了有机-无机杂化材料用作耐磨薄膜涂层的研究进展。     

钛基-TiN-TiC系梯度薄膜材料的生物摩擦磨损特性研究

在ＳＲＶ试验机上用血清润滑对钛合金及钛基－Ｔｉｎ－ＴｉＣ梯度薄膜与ＵＨＡＭＷＰＥ摩擦副摩擦磨损性能进行了测试与比较,并对其磨损机理进行了分析。研究结果表明,钛基－ＴｉＮ－ＴｉＣ梯度薄膜材料表面硬度得到提高,达到２６３０ＨＶ,与基力,生物耐磨性明显提高,为发展耐磨性好的人工关节材料探索了一条新的途径。     

新型涂层Parylene薄膜表面改性研究进展

Parylene薄膜是电子产品包封和器件上不可缺少的组成部分,也是生物传感器上具有很好生物相容性的材料,还是投入应用的防护材料中最优秀的涂层材料之一.简要介绍了Parylene薄膜的优异性能,分析了其存在的主要问题,即表面化学隋性、粘接性能差,表面能有待进一步提高,指出表面改性是改善上述问题的有效途径;综述了国内外对Parylene薄膜表面改性研究的最新进展,并讨论了各改性方法的局限.     

用木材制备生物结构陶瓷

木材经千百万年自然界的演化，形成了独特的生物学结构，多层次、纤维状胞管结构和各向异性是其主要特点。木材这种高气孔率材料有良好的刚性、强度和韧性，与其结构是密切相关的。以木材为模板，通过有机－无机转化，获得具有生物结构的陶瓷材料，为材料的结构设计提供了新思路。通过木材的陶瓷化可以制备出炭素材料、碳化物陶瓷、氧化物陶瓷、无机／有机复合材料和薄膜等。木材是可再生性资源，这种技术对结构的可调控性很好，材料性能独特，发展前景广阔。评述了该领域近年来的研究进展。     

陶瓷／金属复合材料涂层可防止磨损

美国Sermatech国际公司报道，Sermc Tel系无机涂层覆盖于金属表面可制造出陶瓷／金属复合薄膜，该薄膜具有优异的防腐蚀、侵蚀、热剥落和磨损性能。对铁金属来说，SermcTel涂层含有铝成分可提供牺牲保护，涂层受到腐蚀、浸蚀，而衬底材料可保持原封不动，从而延长设备寿命。     

有机-无机透明导电薄膜的研究进展

透明导电膜是一种重要的光电材料,应用广泛.以传统的无机氧化物和导电高分子材料制备的导电薄膜虽然电学性能优良,但综合性能不甚理想.通过有机-无机杂化的透明导电薄膜能够借助各组成材料特性的互补作用使复合材料具有出色的综合性能.介绍了透明导电薄膜的种类、用途和特性,综述了有机-无机杂化导电材料在块体材料和透明导电薄膜方面的应用,并展望了其发展前景.     

基于生物矿化的仿生合成技术及其应用

生物矿化是在生物体内形成无机矿物的过程.通过对生物矿化的研究,模仿生物矿化中无机物在有机物调制下的形成过程,仿生合成具有优良的物理和化学性能的功能新材料已成为无机材料化学研究的热点.介绍了常见的生物矿化材料,综述了生物矿化的基本原理及其模拟,以及基于生物矿化仿生合成技术的研究现状.     

氧化铱/聚多巴胺/层粘连蛋白仿生涂层的制备

神经电极的生物相容性是制约植入式神经假体长期使用功效的核心要素,对电极表面进行修饰改性可有效提高电极活性。本研究利用射频磁控溅射和循环伏安法在钛基体表面形成氧化铱薄膜,通过多巴胺氧化自聚合修饰氧化铱薄膜,进一步在涂层表面接枝层粘连蛋白实现二次功能化,完成仿生涂层的构建。对涂层的理化性质研究表明,其机械稳定性较好,表面亲水性以及电化学性能得到显著提高,并且无细胞毒性,促细胞粘附能力较好。     

高温氧化对钛合金微弧氧化陶瓷膜组成与结构的影响

针对钛合金不耐高温氧化的问题,在铝酸钠电解液体系中,利用双相脉冲直流微弧氧化技术,在TC4钛合金表面原位生长以Al2TiO5为主晶相的复合氧化物陶瓷膜,研究了1000℃高温氧化对陶瓷膜试样的相组成、结构的影响及膜层增重特点.研究表明,陶瓷膜层试样的高温氧化过程包括Al2TiO5分解、基体氧化和膜层表面形貌变化3个方面.高温氧化后,膜层的主晶相由Al2TiO5变为α-Al2O3和金红石型TiO2,同时,膜层的表面形貌发生显著的变化;由于膜层和基体的热膨胀系数不同和基体钛的氧化,使得高温氧化后膜层在冷却过程中表面出现裂纹和脱壳.陶瓷膜层极大地减少了TC4钛合金在1000℃高温氧化时的增重,因此,陶瓷膜层可用于TC4钛合金的恒温氧化防护.     

Finite Element Analysis of Ceramic Coatings under Spherical Indentation with Metallic Interlayer： Part Ⅰ Uncracked Coatings

Spherical indentation of ceramic coatings with metallic interlayer was performed by means of axisymmetric finite element analysis （FEA）. Two typical ceramic coatings with relatively high and low elastic modulus deposited on aluminum alloy and carbon steel were considered. Various combinations of indenter radius-coating thickness ratios and interlayer thickness-coating thickness ratios were used in the modeling. The effects of the interlayer, the coating and the substrate on the indentation behavior, such as the radial stress distribution along the coating surface as well as the coating interface, and the plastic deformation zone evolution in the substrate were investigated in connection with the above mentioned ratios. The coating cracking dominant modes were also discussed within the context of the peak tensile stresses on the coating surface and on the coating interface.     

Finite Element Analysis of Ceramic Coatings under Spherical Indentation with Metallic Interlayer: Part Ⅰ Uncracked Coatings

Spherical indentation of ceramic coatings with metallic interlayer was performed by means of axisymmetric finite element analysis (FEA). Two typical ceramic coatings with relatively high and low elastic modulus deposited on aluminum alloy and carbon steel were considered. Various combinations of indenter radius-coating thickness ratios and interlayer thickness-coating thickness ratios were used in the modeling. The effects of the interlayer, the coating and the substrate on the indentation behavior, such as the radial stress distribution along the coating surface as well as the coating interface, and the plastic deformation zone evolution in the substrate were investigated in connection with the above mentioned ratios. The coating cracking dominant modes were also discussed within the context of the peak tensile stresses on the coating surface and on the coating interface.     

Element Analysis of Ceramic Coatings under Spherical Indentation with Metallic Interlayer:Part Ⅱ Ring Crack

Spherical indentation of ceramic coatings with metallic interlayer was performed by means of axisymmetric finite element analysis(FEA). Two typical ceramic coatings with relatively high and low elastic modulus deposited on aluminum alloy and carbon steel were considered. The fracture mechanics of the ceramic coatings mechanisms due to occurrence of surface ring cracks extending traverse the coating thickness under spherical indentation are investigated within the framework of linear fracture mechanics. The J-integral associated to such cracks was computed. The evolution of J-integral vs the crack length and the indentation depth was studied. The effects of the interlayer, the coating and the substrate on the J-integral evolution were discussed. The results show that a suitable metallic interlayer can improve the fracture resistance of the coating systems under the same indentation conditions through reducing the J-integral.     

Element Analysis of Ceramic Coatings under Spherical Indentation with Metallic Interlayer：Part Ⅱ Ring Crack

Spherical indentation of ceramic coatings with metallic interlayer was performed by means of axisymmetric finite element analysis （FEA）. Two typical ceramic coatings with relatively high and low elastic modulus deposited on aluminum alloy and carbon steel were considered. The fracture mechanics of the ceramic coatings mechanisms due to occurrence of surface ring cracks extending traverse the coating thickness under spherical indentation are investigated within the framework of linear fracture mechanics. The J-integral associated to such cracks was computed. The evolution of J-integral vs the crack length and the indentation depth was studied. The effects of the interlayer, the coating and the substrate on the J-integral evolution were discussed. The results show that a suitable metallic interlayer can improve the fracture resistance of the coating systems under the same indentation conditions through reducing the J-integral.     

海上防滑涂层的研究及应用进展

简述了海上防滑涂层的分类及功能,重点介绍了船舶用高分子基防滑涂层和金属基防滑涂层的研究及应用现状,指出高分子基防滑涂层是目前海上主要的防滑涂层,金属基陶瓷涂层与非晶合金涂层是国内外研究的重点;并对其今后发展做了展望,明确了添加其他有益材料来增强复合涂层将是未来防滑涂层的研究方向。     

激光裂解含二茂铁的聚硅氧烷制备SiOC(Fe)陶瓷涂层研究

激光裂解聚合物先驱体在金属表面制备性能优异的陶瓷涂层,解决了金属本身存在的耐磨防腐蚀性能不足的问题,已成为一种行之有效的方法。采用激光裂解含二茂铁的聚硅氧烷制备了SiOC(Fe)陶瓷涂层,采用电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱(XPS),分析了激光裂解含二茂铁的聚硅氧烷生成物的组成与结构,并初步研究了其裂解机理。结果表明:在激光作用下,含二茂铁的聚硅氧烷在激光裂解过程中会发生非平衡态的自由基化学反应,生成的陶瓷涂层主要由晶态的SiC、Fe_3C,非晶态的SiO_2、Fe_2O_3、Fe_3O_4以及C单质、C_6H_(18)OSi_2等物质组成,由二茂铁激光裂解生成的Fe_2O_3、Fe_3O_4、Fe_3C相对制备的陶瓷涂层孔隙具有填补作用。二茂铁质量分数越大,陶瓷涂层表面越平整致密,孔隙越少。     

转炉氧枪枪身表面防粘涂层的试验研究

喷溅和粘枪是炼钢过程中的常见现象，在攀钢炼钢厂的半钢冶炼过程中表现尤为突出。利用热喷涂技术，研究了氧枪枪身表面上喷涂高温防粘梯度陶瓷涂层的组织，性能及结果，并探讨了涂层的梯度匹配及防粘机理。     

热障涂层陶瓷材料的研究现状及发展趋势

热障涂层陶瓷材料的研究是开发适用于下一代高性能航空涡轮发动机热障涂层体系的关键,也是未来热障涂层技术发展的重要方向之一.可用作热障涂层陶瓷材料的主要有用Al2O3、Y2O3等稳定剂稳定的ZrO2、稀土锆酸盐和一些具有钙钛矿结构的氧化物(石榴石、独居石以及LaMgAl11O19等),综述了上述热障涂层陶瓷材料的热物性能和力学性能,对其研究现状及发展趋势进行了分析和探讨.     

金属表面Sol-gel法制备耐腐蚀陶瓷涂层的研究进展

综述了溶胶－凝胶涂层的成膜原理，制备工艺，比较了溶胶－凝胶法与其它金属陶瓷涂层的制备工艺，讨论了溶胶－凝胶涂层对金属耐磨腐蚀性能，耐磨性能的改进及在腐蚀防护领域中的应用，还对溶胶－凝胶涂层技术的发展的提出了看法。