正向电压对镁合金微弧氧化膜层相结构的影响

采用微弧氧化技术,以30g/L的磷酸钠为电解液,利用系统的XRD手段研究了正向电压对AZ31镁合金表面微弧氧化膜层不同厚度的相组成,计算出晶粒尺寸、晶面间距和残余应力的分布规律.结果表明:电压不同膜层中各深度相的衍射峰强度、相组成和结晶度都不同,其中Mg3(PO4)2 (200)峰的晶粒尺寸随电压增加而变粗,且同一电压制备的膜层在同一晶向不同厚度的晶粒尺寸不一样,其值呈至膜层表面距离减小而减小,晶面间距也呈减小趋势;MgO相组成的涂层残余应力处于拉应力,其值随电压增加而显著减小.     

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）。     

微弧氧化法制备含铈羟基磷灰石生物活性膜层

采用微弧氧化法在含有乙酸钙、β-甘油磷酸钠、硝酸铈的电解液中在纯钛金属表面原位生成了多孔含Ce羟基磷灰石生物涂层.用XRD、SEM、EDS、细胞培养等方法对膜层的厚度、物相、成分组成及生物相容性进行了研究.结果表明膜层粗糙多孔,厚度为15～25μm,与钛基体之间无明显界面;膜层表面主要物相为含Ce的羟基磷灰石;细胞培养结果表明膜层具有良好的生物相容性.     

HA／ZrO2功能梯度涂层中羟基磷灰石的超微结构分析

利用净能量控制的PRAXAIR 4500型等离子喷涂系统，在钛合金基体上制备出HA／ZrO2功能梯度涂层，采用HTEM、XRD、SEM和表面轮廓仪等对涂层表面HA的显微结构和相结构特征进行分析。结果表明：（1）喷涂态涂层表面HA主要以非晶相存在，存在微量的纳米HA晶体；（2）大气气氛700℃晶化处理显著提高涂层表面HA结晶度，涂层以结晶的HA相存在，且晶体结构完整；（3）HA／ZrO2功能梯度涂层表面粗糙多孔，呈现“二级窝洞”的形貌特征，有利于材料与骨组织间的结合。     

冷冻干燥/粒子沥滤复合法制备聚己内酯组织工程支架

采用冷冻干燥/粒子沥滤复合法制备聚己内酯(PCL)多孔支架,通过扫描电镜对支架的三维结构进行了表征,并计算了支架孔隙率.研究结果表明,与单一冷冻干燥法或粒子沥滤法相比,复合法制备的PCL支架具有孔隙率高(86%),孔隙结构均匀、孔隙连通性好、孔径可控等特点,支架结构可以通过调整预冷冻温度和造孔剂粒径进行控制.     

基体偏压对直流非平衡磁控溅射氮化硅薄膜生长特性的影响

采用高纯硅靶和氮气,以直流非平衡磁控溅射技术在单晶硅表面制备氮化硅薄膜。借助台阶仪、原子力显微镜、红外光谱和X射线光电子能谱考察了基体偏压(-50~-200 V)对氮化硅薄膜沉积速率、表面形貌及元素化学态的影响。结果表明:所得氮化硅薄膜表面光滑,连续致密,均匀。随着样品负偏压的提高,薄膜的生长速率逐渐降低,但当偏压超过-150 V时,薄膜的沉积速率又升高。当基体偏压从-50 V提高到-200 V时,薄膜中Si 2p的峰位向高能端移动了0.41 eV。基片偏压为-150 V时,薄膜生长较为缓慢,但致密,Si─N键含量高。     

等离子喷涂生物活性涂层的梯度结构表征

采用自动控制的等离子喷涂系统,在钛合金基体上制备出生物活性梯度涂层,利用纳米硬度计、扫描电镜等对生物活性涂层的梯度结构进行分析.实验结果表明:金属基体与陶瓷界面区域的弹性模量和硬度呈梯度变化;生物活性功能涂层表面分布着不同尺寸范围的孔洞,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;涂层成分底层生物稳定性至表面层生物活性呈梯度变化,涂层表面成分为生物活性的羟基磷灰石.涂层的这种结构特征有利于改善生物活性涂层的综合性能,提高涂层与基体的结合强度,根据ASTM C633-79测试生物活性涂层与基体的结合强度,结合强度达到48.6 MPa.     

铝基表面等离子喷涂Al2O3-TiO2-Ta涂层的制备及防腐性能

采用等离子喷涂技术在铝基表面构建Al₂O₃-TiO₂涂层和Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层。由于钽元素的引入,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层表面形貌更均匀、致密。同时钽金属具有极强的耐酸碱特性,因此,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层相对于Al₂O₃-TiO₂涂层具有更强的耐腐蚀性。Tafel曲线结果显示,Al₂O₃-TiO₂涂层使得基体的腐蚀电位仅正移了99.6 mV,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层使得铝基体腐蚀电位正移了208.9 mV。因此,由于耐蚀性极强的Ta金属的掺入,Al₂O₃-TiO₂涂层的防腐性得到了极大的增强,Al₂O₃-TiO₂-Ta涂层有效地防止铝合金腐蚀。     

聚吡咯改性聚偏氟乙烯膜的电学特性及生物相容性

聚偏氟乙烯因具有生物相容性、压电性及良好的机械性能而在生物医用中备受关注。利用电化学法在聚偏氟乙烯膜表面沉积聚吡咯涂层以表面改性聚偏氟乙烯膜,研究了聚吡咯纳米颗粒和纳米线结构涂层对聚偏氟乙烯膜的表面亲水性、电学特性及生物相容性的影响。采用扫描电镜和原子力显微镜观察了纳米结构聚吡咯涂层改性聚偏氟乙烯膜的表面形貌;利用表面接触角测量仪、原子力显微镜研究了改性聚偏氟乙烯膜的亲水性和电学特性;通过体外矿化、细胞死活染色和CCK-8检测方法探讨了改性聚偏氟乙烯膜的生物相容性。结果表明：纳米结构聚吡咯涂层改性聚偏氟乙烯膜的表面亲水性、表面电势分布及生物相容性明显提高了,有利于表面类骨矿物的沉积及细胞的粘附与增殖。此外,纳米线结构聚吡咯改性的聚偏氟乙烯膜具有更高的亲水性、表面电势分布,更有利于细胞粘附与增殖。     

类金刚石和硅氮类薄膜在人工关节表面的摩擦学性能

类金刚石(DLC)和Si–N薄膜都是具有两性分子特性的超硬薄膜,从薄膜的机械强度、摩擦系数、表面能态等方面分析了两类薄膜作为生物机械膜层的性能。Si–N薄膜在与胎牛血清模拟体液环境接触时,表面张力相对于DLC薄膜小,表现出极强的亲水性。Co合金被覆DLC和Si–N薄膜能使显微硬度分别提高7倍及3倍。DLC薄膜的被覆显著提高了钴合金的显微硬度,但在胎牛血清(FBS)中与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的摩擦磨损实验中,摩擦系数变化不大;钴合金被覆Si–N薄膜后在FBS中对磨UHMWPE摩擦系数低至0.02,Si–N薄膜有望成为新型的生物机械保护膜层。