羟基磷灰石/聚乳酸/聚氨酯生物材料的降解性能

以聚乳酸(PDLLA)和聚氨酯(PU)为基体,将纳米羟基磷灰石(n-HA)与其复合,制备了多孔n-HA/PDLLA/PU生物材料,通过模拟体液(SBF)浸泡试验评估材料的生物降解性和矿化活性,测定了降解过程中材料的吸水率和pH变化,以及浸泡前后的质量损失。通过红外光谱分析生物材料浸泡前后结构组成变化,采用热重分析(TG)材料降解前后的热稳定性,并用扫描电镜观察材料降解前后表面形貌特征。结果表明,n-HA/PDLLA/PU生物材料在模拟体液中随浸泡时间的延长由外到内不断降解,可以通过控制PDLLA的含量调节材料的降解速率;随着PDLLA和PU的水解以及n-HA形成新的结晶,生物材料降解后热稳定性降低。     

纳米羟基磷灰石/聚乳酸复合材料力学性能

将纳米羟基磷灰石(n-HA)和聚乳酸(PUA)在溶剂中混合,干燥后再采用热压成型工艺制备n-HA/PLLA复合材料.制备过程中n-HA采用F-127和PEG改性处理.拉伸实验发现:n-HA加入PLLA基体中,能提高PLLA的塑性;PEG改性n-HA与PLLA复合力学性能较好,PEG可以改善HA的分散性.扫描电镜图片显示:与PLLA比较,PEG改性n-HA/PLLA复合材料的断裂为韧性断裂,PLLA的断裂接近脆性断裂.     

左旋聚乳酸/多壁碳纳米管/羟基磷灰石电纺丝纳米纤维的形态及生物降解性能

采用静电纺丝法制备了左旋聚乳酸/多壁碳纳米管/羟基磷灰石(PLLA/MW NT s/HA)杂化纳米纤维无纺毡,分析了MW NT s的加入对杂化纤维形态结构的影响,以及不同工艺条件下纤维的直径分布,并研究了纤维无纺毡在磷酸盐缓冲溶液(pH 7.4,37℃)中的体外降解过程。结果表明:MW NT s的加入使PLLA/HA纤维直径略有减小;PLLA/MW NT s/HA杂化纤维体系降解液的pH值下降到一定程度后,在降解后期呈缓慢上升趋势;碱性MW NT s/HA的加入抑制了PLLA降解过程中的自催化作用,减缓了PLLA的降解速度。     

介孔纳米羟基磷灰石/左旋聚乳酸复合材料的制备及性能

为考察介孔纳米羟基磷灰石(MHA)/左旋聚乳酸(PLLA)复合材料的性能,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板合成MHA,采用溶液相分离结合粒子沥滤法制备了不同纳米粒子含量的MHA/PLLA多孔支架复合材料,考察了其抗压缩性能和淬断面微观结构。采用溶液浇注法制备了MHA/PLLA复合膜,并对其拉伸性能和拉伸断面微观结构进行了研究。FTIR、XRD、TEM和氮气吸附测试等结果显示:合成的MHA具有典型的晶体结构、介孔结构和较高的比表面积。力学测试结果显示:在发生10%压缩形变时,填料含量为1%、5%和10%的MHA/PLLA多孔支架复合材料的抗压缩强度随填料含量增加而提高,与相应含量的纳米羟基磷灰石(HA)/PLLA多孔支架复合材料相比,分别提高了约37.0%、67.7%和144.7%。在填料含量为5%和10%时,MHA/PLLA复合膜的拉伸强度较HA/PLLA复合膜分别提高约38.7%和46.1%,拉伸模量分别提高约35.4%和14.5%。而且MHA/PLLA复合膜具有更高的断裂伸长率,填料含量为1%、5%和10%时断裂伸长率分别较HA/PLLA复合膜提高约91.3%、79.7%和96.1%。FESEM结果显示:尤其当填料含量较高时,MHA/PLLA多孔支架复合材料或复合膜中填料粒子分布较HA/PLLA中均匀。结果表明:与HA/PLLA复合材料相比,随着MHA含量增加,MHA/PLLA复合材料具有更好的力学性能,MHA在PLLA基体中分布相对更均匀。     

纳米羟基磷灰石/聚碳酸酯复合生物材料Ⅱ:体外生物活性

研究了纳米羟基磷灰石/聚碳酸酯(n-HA/ PC)生物复合材料在模拟体液(SBF)中的表面变化,并用傅里叶红外光谱(FTIR) 、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的表面变化进行了分析。结果表明,n-HA/PC生物复合材料在模拟体液(SBF)中浸泡后,表面会沉积碳酸化羟基磷灰石(CHA),随着浸泡时间的延长,沉积层变厚,CHA晶体形貌变得规整。对n-HA/PC复合材料进行了细胞实验,通过四唑盐(MTT)检测和扫描电镜观察,表明n-HA/PC复合材料无细胞毒性,细胞形态正常,是一种有应用前景的可承力骨修复替代材料。      

C/PLA复合材料的体外降解特性研究

对C／PLA复合材料的体外降解特性进行了研究。考察了该复合材料在降解过程中吸水率,质量损失和宏观力学性能的变化,并与PLA进行了对比。结果表明,与PLA相比,C／PLA复合材料的吸水率增加,质量损失下降,弯曲强度和剪切强度的下降速度减小。在体外降解过程中,C／PLA复合材料的界面发生降解,界面弱化是造成复合材料力学性能下降的主要因素。     

羟基磷灰石/淀粉基复合生物材料

淀粉基(starch-based)材料是一类重要的生物降解聚合物,羟基磷灰石(HA)是人体骨骼的主要成分,以淀粉基材料为基体、以HA为增强材料的HA/淀粉基复合材料是一类新型的复合生物材料,其具有良好的生物相容性,在骨修复领域具有巨大的应用潜力.初步对该复合材料进行了归类,并介绍了其制备工艺、性能和应用等方面的研究近况,指出改进复合工艺、采用纳米级HA增强并进行表面改性是其发展趋势.     

纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合生物材料研究

骨的特殊性能决定了其在人体中起重要的功能作用,人工骨材料对骨缺损的治疗有重要意义。羟基磷灰石是人和动物骨骼的主要无机成分;壳聚糖是天然可降解多糖,降解产物为对人体组织无毒、无害的氨基葡萄糖。纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合生物材料可以实现羟基磷灰石和壳聚糖两者的优势互补,具有优良的生物活性、生物相容性和力学性能。介绍了近年来纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合生物材料的主要合成方法(如共混法、共沉淀法、原位沉析法、交替沉积法和模拟体液法等),并在此基础上介绍了基于纳米羟基磷灰石/壳聚糖的三元复合材料的研究及发展情况;最后,展望了纳米羟基磷灰石/壳聚糖复合生物材料未来的发展方向。     

羟基磷灰石(HA)表面改性对HA/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用三种高分子有机物聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酸(PAA)对羟基磷灰石(HA)颗粒表面进行改性处理,以便改善两相在复合时的界面结合强度,从而获得力学性能优良的复合材料.首先,将三种高分子聚合物分别溶于含HA颗粒的水溶液中,均匀分散后经喷雾干燥获得改性的粉体;然后,利用流延法获得HA/PLLA复合材料薄膜.研究了3种高分子表面改性HA颗粒后复合材料的力学性能,以及自然断面的界面结合情况.结果表明HA表面经PEG改性后,HA与PLLA间的界面结合状态优良,HA/PEG/PLLA的断裂强度较未经表面改性处理的HA颗粒与PLLA的复合材料的断裂强度提高了31%.     

碳纤维增强聚乳酸复合材料体外降解特性

制备了碳纤维增强聚乳酸(C/ PLA) 骨折内固定复合材料, 研究了体外降解过程中其力学性能的变化。结果表明: 在体外降解过程中, C/ PLA 复合材料的各项力学性能均有不同程度的下降, 但经过硝酸处理后的C/PLA 复合材料降解速度缓慢, 表明界面结合强度的提高对降解过程起抑制作用。      

短切碳纤维/羟基磷灰石生物复合材料的制备及性能

以短切碳纤维为增强相, 采用原位复合法制备短切碳纤维(C_f)/羟基磷灰石(HA)生物复合材料。为提高材料的界面结合, 对C_f表面进行氧化处理。对纯HA结构、 C_f表面以及复合材料断口形貌分别采用XRD、 FTIR、 SEM进行分析表征; 采用万能试验机对复合材料进行力学性能测试。结果表明: 氧化处理后C_f表面变粗糙, 有羟基羧基官能团出现; C_f质量分数为3%时C_f/HA复合材料相对密度最大, 力学性能最好, 弯曲强度和弯曲模量分别约为130 MPa和36 GPa。C_f/HA复合材料断口SEM照片表明, C_f质量分数低于6%时能够实现在HA基体中的均匀分布。      

单向连续碳纤维-玻璃纤维层间混杂增强环氧树脂基复合材料的力学性能

为了研究连续单向纤维的层间混杂方式对复合材料力学性能及破坏方式的影响,采用碳纤维-玻璃纤维体积比为1∶1,以拉-挤成型法制备了具有不同层间混杂结构的连续单向纤维增强环氧树脂基复合材料,并研究了不同层间混杂结构的连续单向碳纤维-玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及破坏形式。结果表明：具有层间混杂结构的复合材料抗拉强度处于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料之间,复合材料的拉伸断裂方式为劈裂;具有层间混杂结构的复合材料的层间剪切强度均优于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料,复合材料的剪切断裂方式为层间断裂。     

碳纤维增强油井水泥石的力学性能

油井水泥石在井下易脆裂,造成油井层间封隔失效,进而影响油井开采。为了解决这一问题,需要对水泥石进行降脆增韧。首先,考察了甲基纤维素和羧甲基纤维素对碳纤维的分散效果;然后,研究了碳纤维对油井水泥石抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度的影响,并模拟井下环境测试了水泥石单轴和三轴应力-应变曲线;最后,使用扫描电子显微镜对碳纤维增强水泥石的微观形貌进行观察,探讨碳纤维对水泥石的增韧机制。结果表明:0.2wt%的羧甲基纤维素溶液可有效分散碳纤维;养护28d后,0.3wt%碳纤维增强水泥石的抗压强度、抗折强度和劈裂抗拉强度较纯水泥石的分别提高8.6%、31.5%和52.4%,三轴直接加载条件下,其弹性模量较纯水泥石的低49.5%;经过分散的碳纤维在水泥石中乱向分布,形成三维网络结构,通过桥联、剥离及拔出耗能作用增强水泥石。研究结果为解决油井水泥石易脆裂的问题提供了理论参考。     

短切炭纤维增强沥青基C/C复合材料的力学性能

利用模压半炭化成型工艺在大气环境下制备出了短切炭纤维增强沥青基C／C复合材料（简称SCFRC）。研究了短切炭纤维的体积分数对SCFRC材料的体积密度和力学性能的影响规律。借助光学显微镜和扫描电镜对其微观组织和断口形貌进行了观察，分析了短切炭纤维对SCFRC材料的增强机制。结果表明，当短切炭纤维的体积分数由0％增大到11．8％时，SCFRC材料的力学性能随之呈线性增加；短切炭纤维增强SCFRC材料的机制主要有裂纹偏转效应、桥联效应以及脱粘和拔出效应。     

复合处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能

采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明：CF经浓HNO₃处理后比表面积增加144.2%,CF表面沟壑加深;复合处理后有PI层包覆在 CF表面;包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明,经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%,弹性模量提高109.2%,弯曲强度提高18.78%,冲击强度提高74.15%。     

单向碳纤维增强树脂基复合材料的超低温力学性能

采用真空袋-热压罐工艺制备单向碳纤维增强树脂基复合材料(CFs/EP)层合板,并将高低温试验箱与万能试验机相结合,通过合理使用低温胶和低温引伸计,并在降温过程中实施应力-应变实时调零等关键技术,在室温和液氧超低温度(-183℃)下对单向CFs/EP层合板进行拉伸和弯曲试验,研究了其超低温力学性能,并根据室温和超低温试验后试样的微观和宏观特征,揭示了超低温环境下复合材料力学性能变化机制。结果表明,与室温力学性能相比,单向CFs/EP层合板超低温拉伸强度下降约为9.5%,而拉伸模量上升约为6.2%,主要是由于超低温环境下,树脂的收缩使绝大部分碳纤维与树脂间形成了强界面,拉伸后试样呈"劈裂式"破坏形式,无法使每根纤维都充分发挥其强度,拉伸强度下降,同时超低温也限制了树脂大分子链的运动,所以导致单向CFs/EP层合板拉伸模量上升;单向CFs/EP层合板超低温弯曲强度和弯曲模量分别提高约54.75%和11.64%,这是由于单向CFs/EP层合板的常温和超低温的弯曲破坏形式均为分层剪切破坏,超低温下复合材料的界面增强,提高了单向CFs/EP层合板抵抗剪切分层的能力,进而使CFs/EP的弯曲性能得到提高。     

纳米碳管/羟基磷灰石复合材料的凝胶注模

采用凝胶浇注成型工艺制备了纳米碳管/ 羟基磷灰石复合材料坯体。研究了p H 值、分散剂、固相含量(纳米碳管和羟基磷灰石在料浆中的质量分数) 、分散工艺等因素对料浆和复合材料坯体性能的影响, 对坯体的力学性能进行了测试, 借助扫描电镜分析了坯体的微观组织。实验发现, 料浆的p H 值应控制在10～12 的范围内;聚甲基丙烯酸铵的浓度为0. 6 %时, 羟基磷灰石悬浮体流动性最好; 十二烷基磺酸钠的浓度在SDS/ CNTs = 1 %～2 %时, 纳米碳管/ 羟基磷灰石复相料浆的粘度最低; 采用球磨法制备的复相料浆固相含量达到55 % , 复合材料坯体的抗弯强度达到57. 403 MPa 。      

孔隙率对碳纤维/环氧树脂复合材料层合板湿热性能的影响

针对某飞机上应用的典型铺层[(±45)4/(0,90)/(±45)2]S和[(±45)/(0,90)2/(±45)]S,研究了孔隙对碳纤维增强环氧树脂基复合材料层合板的吸湿行为和层间剪切强度的影响。采用不同的热压罐固化压力制备了不同孔隙率的试样。采用显微图像分析技术对孔隙率和孔隙的微观结构特征进行了详细的分析。研究结果表明:孔隙主要分布于层间,且随着孔隙率的增大,孔隙的尺寸增大;2种层合板的吸湿率和最大吸湿量随着孔隙率的增加而增加;湿热老化和未经湿热老化的层间剪切强度都随着孔隙率的增加而下降。铺层[(±45)4/(0,90)/(±45)2]S未经湿热和湿热后的层间剪切强度随着孔隙率增加分别下降6%(孔隙率:0.6%~6.3%)和9%(孔隙率:0.4%~7.0%);铺层[(±45)/(0,90)2/(±45)]S未经湿热和湿热后的层间剪切强度随着孔隙率增加分别下降14%(孔隙率:0.4%~6.9%)和7%(孔隙率:0.2%~8.9%)。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料金字塔点阵夹芯假脚结构在竖向载荷下的力学性能

对碳纤维增强树脂复合材料金字塔点阵夹芯假脚结构在竖向载荷下的力学性能进行研究.制备了三种不同相对密度的假脚,并进行了竖向载荷压缩试验.结果 表明,相对密度对结构力学性能的影响显著,载荷-位移曲线呈非线性,峰值载荷和刚度值随相对密度的增加而增大,三种相对密度的破坏模式均为节点的失效和面板的皱曲,结构具有一定的能量吸收能力...