钛合金/HA涂层新型医用复合材料的制备及研究现状

钛合金/HA涂层材料是一种新型的生物医用复合材料,HA涂层与钛合金基体间的结合强度是影响该材料长期应用效果的重要因素;对其生物相容性的研究,是该复合材料能广泛应用于临床的关键.对此从制备技术、涂层与基体间的结合强度和材料的生物相容性三方面研究了该材料的现状.并指出对医用钛合金/HA涂层复合材料的研究,不仅应从制备工艺出发,探索出能制备涂层与基体间具有足够结合强度、符合临床应用、具有长期应用价值植入材料的制备技术,而且还应加强植入物生物相容性的基础理论研究,确切理解材料表面性能影响生物相容性的原理.通过合适的工艺参数提高钛合金/HA复合材料的生物相容性与生物活性,为该材料在临床中的广泛应用打下坚实的基础.     

羟基磷灰石涂层的骨结合行为

使用等离子喷涂技术，在钛合金表面制备了羟基磷灰石涂层。采用动物实验的方法，研究羟基磷灰石涂层的生物相容性。生物力学实验结果表明，使用羟基磷灰石涂层，可以显著提高骨组织与种植体的界面结合强度。扫描电镜观察显示，羟基磷灰石涂层与骨组织形成骨性结合，而钛合金种植体与骨组织之间存在纤维组织结构。两种不同的界面结构，是导致种植体与骨组织结构强度差异的主要原因。     

镁表面制备羟基磷灰石涂层方法研究

镁及其合金由于具有良好的生物学特性,成为潜在的可生物降解的植入材料;但是其低的抗腐蚀能力会导致植入失败。在镁基体表面获得羟基磷灰石(HA)涂层用以改善镁及其合金的抗腐蚀能力。以硝酸钙和五氧化二磷为前躯体,使用溶胶-凝胶法制备出羟基磷灰石,并使用旋涂法在工业纯镁表面合成羟基磷灰石(HA)涂层。样品利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)进行了表征,并探讨了热处理温度对涂层的影响以及涂层的生成机理。     

钛基/涂层型羟基磷灰石功能梯度生物材料研究进展

钛及钛合金是常用的医用生物材料,虽具有良好的生物相容性,但缺乏骨诱导能力,而羟基磷灰石(HA)有良好的生物活性能诱导骨生长,钛基/涂层型HA功能梯度生物材料(FGM)为解决二者的结合提供了新的思路.钛基/涂层型HA FGM其设计主要分为组成成分的梯度设计与孔隙梯度变化2种,通过基体与涂层表面之间形成逐渐过渡的功能梯度,能显著提高材料的机械强度和生物骨诱导能力.概述其设计、制备及性能评价等最新研究,为临床运用提供参考.     

聚醚醚酮/羟基磷灰石复合植入物的制备及性能研究

为了解决聚醚醚酮(PEEK)无法满足植入物材料的生物学性能要求的难题,提出采用熔融沉积成形(FDM)和溶液共混的方法,在聚醚醚酮基体表面涂覆聚醚醚酮/羟基磷灰石(HA)复合涂层,增强涂层与基体之间的结合,制备出高强度高生物活性的复合植入物,并研究了HA含量、烧结温度和烧结时间对复合植入物力学性能的影响。根据缺损模型制备出了具有复杂结构的个性化狗下颌髁状突PEEK/HA复合假体,对假体形状精度进行了评价,完成了假体置换实验,结合细胞毒性实验对复合植入物的生物相容性进行了评价。研究结果表明:HA的质量分数为40%时,涂层与基体结合强度较好。当烧结温度为240℃、烧结时间为20 min时,涂覆效果和样件的力学性能最好。细胞毒性实验和假体置换实验结果表明,采用该工艺制造的复合假体具有优良的生物相容性,且形状精度满足使用要求。     

镁合金基HA材料生物相容性及生物活性的研究

采用电泳沉积法制备了镁合金基羟基磷灰石表面涂层生物复合材料.利用动物体内埋植实验和SBF浸泡实验分别对复合材料生物相容性及生物活性进行研究.将SD大鼠分为对照组和植入组,植入一定的时间后,取植入物周围组织进行切片、HE染色和组织分析;将复合材料恒温浸泡于SBF溶液四周后取出,通过检测复合材料表面生长磷灰石的能力作为评价该材料的生物活性.实验结果是植入物周围出现组织增生,有结缔组织及新生血管的形成,未见明显的组织炎症反应,无多核的巨细胞、淋巴细胞和中性粒细胞等炎细胞的浸润;复合材料浸泡于SBF溶液后,复合材料表面形成一层类骨磷灰石.表明镁合金基羟基磷灰石生物复合材料无细胞毒性,不引起机体免疫反应,能诱导磷灰石的形成,具有良好的生物相容性及生物活性.     

羟基磷灰石生物陶瓷材料的现状及展望

羟基磷灰石具有生物相容性和生物活性,是较好的生物陶瓷材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术,现已形成多种制备羟基磷灰石粉末、块体材料及多孔材料的方法。但是,由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用,因此提高及制备综合性能优越的生物陶瓷复合材料是当今研究的重心和热点。     

快速熔炼法制备含Nd生物镁合金

作为生物植入材料常用的是金属材料,主要包括不锈钢、钴铬及钛合金,它们具有良好的抗腐蚀性能,且相对于生物陶瓷材料的易脆和高分子材料的易分解,有更优良的综合力学性能。但是,传统金属材料在医疗应用上仍存在缺陷,比如因体内摩擦而产生磨屑或因腐蚀而产生有毒离子,造成局部过敏反应或者炎症,降低其生物相容性。因此,作为生物可降解材料的镁合金,其良好的生物相容性和机械性能,吸引了越来越多的学者开展研究。     

羟基磷灰石复合生物材料的研究进展

羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性,是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.但是,由于材料本身力学性能较差制约了羟基磷灰石的进一步应用,因此提高及制备综合性能优越的复合生物材料是当今研究的重心和热点.本文综述了羟基磷灰石（HA）复合生物材料的最新进展和研究现状,并简单探讨了它们的发展方向.     

乙二胺四乙酸二钠对钛合金表面羟基磷灰石涂层的影响

采用水热电化学方法在Ti6Al4V基体表面沉积羟基磷灰石（HA）涂层,研究乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）对HA涂层的物相组成、形貌、结合强度及生物相容性的影响.结果表明,电解液中无论添加EDTA-2Na与否,水热电化学沉积得到的仍为结晶度较高、生物相容性较好的HA涂层;不同的是,与不添加EDTA-2Na的涂层相比,添加EDTA-2Na后沉积得到的HA晶体形貌发生较大改变.随着EDTA-2Na浓度的增加,HA晶体从长薄片状到花瓣状以及纤维带状;HA涂层（002）晶面衍射峰强度随着EDTA-2Na浓度的增加逐渐减弱,涂层厚度也随之减小;HA涂层与基体的结合强度,随EDTA-2Na浓度的增加先增大后减小,在浓度为7.5×10^-4 mol·L^-1时达到最大值16.8 MPa.     

316L不锈钢支架表面药物涂层的初步研究

高分子材料是影响316L不锈钢支架表面药物涂层性能的-个重要因素。以紫杉醇作为药物模型、以常用的3种医用高分子材料聚乙烯-乙烯醇(EVAL)、聚乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)和聚乳酸-乙交酯(PLGA)为涂层聚合物。对316L不锈钢支架表面EVAL、EVA和PLGA涂层的综合性能(包括涂层在基体表面的结合强度、药物在涂层中的溶解扩散性能、涂层的力学性能以及表面自由能和亲水性等)进行了详细的比较、研究。结果发现：选择EVA作为底层和药物层的材料比较合适,而PLGA是制备最外层涂层的理想材料。     

石墨含量对环氧树脂复合涂层力学性能的影响

环氧树脂复合涂料是一种较姨的封严材料，石墨含量对涂层的力这性能影响很大，石墨能减少主要成膜物与基体的接触面积，影响界面吸附和界面键合，使粘接强度下降由于石墨具有增韧和减摩作用，可提高涂层的冲击强度及耐磨性，但是，冲刷磨损时易形成犁削和形变蚀抗，导致剖刷磨损性能下降，质量分数为３０％的石墨涂层，具有较高的综合力学性能。     

石墨烯银纳米线透明导电薄膜的制备进展

透明导电薄膜是触摸器件以及液晶显示器等的重要组成部分,制备透明导电薄膜的材料主要有金属氧化物、导电聚合物、碳材料、金属材料和复合材料等。其中,一维银纳米线和二维石墨烯材料制备透明导电薄膜具有光电性能优异、化学性能稳定和柔韧性好等特点,有望应用于柔性电子设备中。介绍了石墨烯银纳米线透明导电薄膜常用的制备方法：旋涂法、真空抽滤法、棒涂法、喷涂法、滴涂法等5种以及各种制备方法的优缺点;总结了石墨烯银纳米线复合薄膜的应用领域;展望了石墨烯银纳米线透明导电薄膜的发展前景。     

Improvement of corrosion performance of 316L stainless steel via PVTMS/henna thin film

Metallic materials are the most used materials as orthopedic or dental implants due to their excellent mechanical properties. However they are not able to create a natural bonding with the mineralized bone and occasionally suffer localized corrosion. This work describes the electrochemical behavior of a hybrid sol–gel thin film with the addition of green inhibitor. These films enhance the ability of the implant to make a union with the existing bone and improve its resistance to aggressive environment. An ethanol solution of the polymerized vinyltrimethoxysilane (PVTMS) was mixed with an aqueous solution of henna extract (Lawsonia inermis) and refluxed to give homogeneous sols. Nanostructure hybrid PVTMS/henna thin films were deposited on the stainless steel 316L by spin-coating. The morphology, composition and adhesion of hybrid sol–gel coatings have been examined by SEM, EDX and pull-off test, respectively. Addition of high additive concentrations (0.1%) did not disorganize the sol–gel network. Direct pull-off test recorded a mean coating-substrate bonding strength larger than 20.6 MPa for the hybrid sol–gel coating. The effect of henna extract, with various added concentrations from 0.012% to 0.1%, on the anticorrosion properties of sol–gel films have been characterized by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization tests in simulated body fluid (SBF) solution and has been compared to the bare metal. Henna extract additions (0.05%) have significantly increased the corrosion protection of the sol–gel thin film to higher than 90%. The in vitro bioactivity of prepared films indicates that hydroxyapatite nuclei can form and grow on the surface of the doped sol–gel thin films. The present study shows that due to their excellent anticorrosion properties, bioactivity and bonding strength to substrate, doped sol–gel thin films are practical hybrid films in biomedical applications.     

乙醇对电沉积磷酸钙盐涂层的影响

采用电化学方法于常温下进行钛金属基底上磷酸钙盐的沉积，通过添加一定量的乙醇于电沉积溶液中，在一定程度上解决了电沉积过程中析氢反应对磷酸钙盐沉积的影响．同时，考察了恒电位沉积时间对磷酸钙盐涂层质量的影响。在一定温度下于碱液中处理后获得的羟基磷灰石(HA)涂层的形貌和结构分别用扫描电子显微镜(SEM)和X-射线衍射仪进行了表征；用粘结拉伸法测量了涂层的界面结合强度达7．18Mpa，并在模拟生物体液中考察了生物活性以及电化学腐蚀性能。     

脉冲频率对钛合金微弧氧化膜/环氧树脂结合强度的影响

采用微弧氧化法在钛合金表面制备了氧化物陶瓷膜，研究了脉冲频率对膜层组织形貌及膜层／环氧树脂结合强度的影响。用剪切法测试氧化膜与环氧树脂之间的结合强度，通过SEM等研究了陶瓷膜剪切前后表面形貌的变化。结果表明：陶瓷膜表面的微孔直径、粗糙度随微弧氧化脉冲频率的增大而减小。陶瓷膜／环氧树脂的结合强度随脉冲频率的增加先是快速上升，当脉冲频率增加至400Hz时膜层的结合强度达到最高56．9MPa，随后结合强度逐渐下降并趋于平缓。     

金属陶瓷基体特性对TiAlN涂层微观结构和性能的影响

Ti(C,N)基金属陶瓷是以 TiC、TiN、Ti(C,N)等为基,Ni/Co为粘结剂,并添加 WC、Mo₂C、TaC、VC 等碳化物改善其组织性能,采用粉末冶金方法制备的多相固体材料,具有高红硬性、高耐磨性、低摩擦系数和低热导率,高的化学稳定性等优点。Ti(C,N)基金属陶瓷刀具对高速加工中软钢有很大的优越性:被加工工件表面尺寸精度和光洁度高,可实现以车代磨。在切削加工中,刀具的性能对加工表面质量和加工效率有着重大的影响。涂层具有高的耐磨性、耐热性、高的化学稳定性等优点,可使切削刀具的使用寿命大幅度提高。当前80%–90%以上的切削刀具都会涂层,而这些涂层工艺主要是针对硬质合金而设计的。金属陶瓷被视为硬质合金未来最有潜力的替代品。要实现Ti(C,N)基金属陶瓷对硬质合金的替代,Ti(C,N)基金属陶瓷的可涂层性、涂层过程中的生长机理以及金属陶瓷基体与涂层的匹配性需要系统的研究。涂层与基体材料两者总是相互影响,基体的化学成分与结构会直接影响涂层的形核生长,而涂层的结合强度与硬度等性能直接决定了涂层能否被运用。鉴于此,本文制备了不同WC含量的TiAlN涂层金属陶瓷,并采用微观组织观察、结合强度与纳米压痕检测和切削加工试验研究了不同WC含量的金属陶瓷基体对TiAlN涂层的微观结构与性能的影响。结果表明沉积在不同基体上的TiAlN涂层具有柱状晶粒结构。且随着WC的增加,TiAlN的强度比I₍₁₁₁₎/I₍₂₀₀₎和附着力逐渐增大。当基体中没有WC时,TiAlN涂层的择优取向为（200）晶面。 随着WC的加入,TiAlN涂层的择优取向变为(111)和(200)晶面。涂层与基体的结合强度最大的区别在于基体的微观结构和成分。含15wt% WC的金属陶瓷基体涂层的H/E和H3/E2最高,耐磨性最好。     

QK3玻璃基底上可见光区宽带增透膜研究

以QK3为基底设计了一种宽带可见光区增透膜（增透波长0．4-0．8μm）,工艺实现采用了电子束蒸发物理气相沉积的方法,薄膜材料仅含有TiO2和SiO2,并分别作为高低折射率材料。利用Edinburgh光谱仪对双面镀制该膜系样品的透过率进行测量,结果表明平均透过率达97．73％。环境测试表明,薄膜具有良好的稳定性和牢固度。该增透膜可以应用于可靠性要求较高的环境中。     

AlTiCrN涂层结合界面组织特征与结合性能

以Ti、Al和Cr为靶材,采用阴极离子镀在YT14硬质合金刀具表面制备一层AlTiCrN涂层,通过扫描电镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了其表面和界面形貌、化学元素组成和物相,并用线扫描和面扫描研究了涂层中化学元素在结合界面处扩散机理. 用划痕法表征其界面层结合强度,对界面结合机理进行了讨论. AlTiCrN涂层的物相主要以AlN、CrN和TiN为主,涂层在(111)晶面具有很强的择优取向. 涂层中Al、Ti、Cr和N原子数分数高于基体,在结合界面处呈阶梯状过渡分布,基体中C原子扩散进入TiN、AlN和CrN晶格点阵中,形成明显的扩散层. 涂层结合界面为机械﹢扩散形式,其结合方式主要是由吸附结合、扩散结合和化合结合方式组成. 划痕过程中涂层经历弹性变形、塑性变形和涂层剥离三个阶段,界面结合强度为59. 2 N.     

喷墨材料的制备及涂层厚度对其性能的影响

为改善已有喷墨材料的吸墨性能,采用物理与化学相结合的方法制备纳米喷墨材料,利用原子力显微镜(AFM)和分光测色计分析了复合材料的表面结构和印刷品的色差。结果表明:涂底胶的喷墨材料的基材和吸墨层黏合更牢固,吸墨层表面更平整;对涂覆底胶的喷墨材料进行性能分析,其微观结构和涂布量均随着涂层厚度的不同发生变化;涂层厚度对打印质量的影响非常显著,当吸墨层厚度是50μm时,喷墨材料的综合性能最好。