PVA/PAAm水凝胶人工血管材料及其血液相容性

利用生物医用水凝胶具有良好的生物相容性、弹性及结构稳定性等特点,设计并编织了一种PET管道,以增强PVA/PAAm水凝胶人工血管材料的力学性能,并表征其血液相容性。研究结果表明,该增强水凝胶人工血管(reinforced hydrogel vascular graft,RHVG)属于不溶血、不凝血材料,抗血小板和其他血细胞黏附性能优异,能够延长凝血时间。当RHVG的拉伸应变为50%时,其拉伸应力可达到(273.28±15.08)kPa。RHVG的缝合线固位强力为(2.65±0.33)N。在10.64～15.96kPa(80～120mmHg)测试条件下,其动态径向顺应性为(4.58±0.76)%/13.3kPa,是商用e-PTFE人工血管的5.1倍。研究结果为进一步开发综合性能优良的水凝胶人工血管产品提供了新思路。     

编织管增强的海藻酸钙/聚丙烯酰胺水凝胶人工血管材料制备及性能分析

自主设计了管状器官浇注成型模具,以海藻酸钠及丙烯酰胺为原材料,涤纶单丝编织管为增强基,制备出了互穿网络结构的编织增强水凝胶人工血管材料。研究了Ca~(2+)溶液作用时间对水凝胶体积溶胀率和拉伸断裂强度的影响,同时对管状水凝胶材料的拉伸性能、压缩性能、缝合线固位强力以及径向顺应性等进行了表征。研究表明,Ca~(2+)溶液作用的最佳时间为5h,获得水凝胶SP_3。利用SP_3水凝胶和编织管道制备的复合水凝胶管成型良好,不发生明显的体积溶胀,且力学性能优良,具有作为移植用人工血管的潜力。     

人工血管用海藻酸钠-聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能

水凝胶应用于生物材料领域已有多年,但是作为人工血管材料的研究较少.一方面,水凝胶的力学性能有待提高,以符合人工血管性能要求;另一方面,水凝胶在湿态环境下会发生体积溶胀而导致管腔减小,容易诱发血栓.以海藻酸钠和丙烯酰胺为原材料,制备了力学性能满足要求且低溶胀率的水凝胶.结果表明:该水凝胶的拉伸断裂强度可达到306.87kPa,拉伸断裂伸长率达到306.23%,压缩正切模量为122.07kPa.当海藻酸钠质量分数为2.3%,丙烯酰胺质量分数为16.8%,CaCl_2质量分数为0.42%时,水凝胶溶胀率可低至128.16%,在12h可达到溶胀平衡.     

硅橡胶/羟基磷灰石生物材料的制备及血液相容性

通过共混法制备出羟基磷灰石(HA)含量不同的硅橡胶(SR)与羟基磷灰石复合生物材料,并对其机械性能和血液相容性进行表征.采用DXLL-2500电子万能拉力机、XY-1橡胶硬度计对材料机械性能进行测定;以溶血率、动态凝血指数及血小板粘附表征材料的血液相容性.当羟基磷灰石质量分数为30%、40%、50%、60%、70%时,材料的撕裂强度分别为0 38、0 44、0 99、0 85、0 54kN·mol-1;溶血率分别为0 61%、0 51%、0 30%、0 26%、0 29%.实验结果表明,羟基磷灰石质量分数为60%时,该复合材料具有较好的撕裂强度和拉伸强度.溶血实验、动态凝血实验及血小板粘附试验也表明该复合材料具有很好的血液相溶性.     

三维全五向编织复合材料的制备及其拉伸性能

以高强无碱玻璃纤维为原料,采用四步法1×1编织工艺在全自动模块组合式编织平台上制备三维五向及全五向编织物,以E51环氧树脂、70#固化剂(四氢邻苯二甲酸酐)为树脂基体,与编织物复合制备三维五向及全五向编织复合材料,通过测试上述编织复合材料的拉伸性能,研究轴纱、编织角、纤维体积分数等结构参数对材料拉伸性能的影响.结果表明,编织复合材料的拉伸性能随着轴纱、纤维体积分数的增大而上升,随着编织角的增大而下降;三维全五向编织复合材料的拉伸性能明显优于三维五向编织复合材料.     

层层组装法改善丝素人工血管材料生物相容性

为改善丝素纤维人工血管材料(SFF)的生物相容性,拓展其在小口径人工血管领域的应用,采用层层组装法(LbL)在SFF表面构建再生丝素蛋白(RSF)和壳聚糖(CHI)多层膜,表征组装前后材料的元素组成和亲疏水性以及组装膜形貌、厚度和粗糙度,并进行生物相容性评价。结果表明:通过LbL法可在SFF表面成功构建(RSF/CHI)n多层膜;组装(RSF/CHI)8的SFF在1、3、5d的细胞增殖率分别为未组装SFF的1.64、2.82和4.45倍;组装(RSF/CHI)8的SFF的溶血率约为未组装试样的1/3。生物相容性试验表明,组装(RSF/CHI)8的SFF的体外细胞和血液相容性均得到显著改善。     

纳米二氧化硅粒子增韧聚丙烯的研究

研究了纳米二氧化硅(SiO2)粒子对聚丙烯(PP)的冲击强度和拉伸强度的影响,比较了溶液共混法与聚合法的改性效果差异,并从机理上进行了探讨.研究发现:用溶液共混法制备的纳米SiO2/PP复合材料,其冲击强度在纳米SiO2粒子含量为4%左右时达到最大值,约为未经改性的PP材料的8倍;用纳米SiO2粒子改性的PP材料的拉伸强度与未经改性的PP材料基本一致;在相似的工艺条件下,共混法对PP的增韧效果较聚合法显著.     

改性再生纤维素膜的制备及表征

为了获得改性再生纤维素膜并对改性再生纤维素膜的性能有所了解,以聚乙烯醇(PVA)1750±50、1799和多壁碳纳米管(MWCNT)为材料分别对纤维素膜进行改性试验,通过差示扫描量热法和拉伸强度试验对改性膜进行了性能表征。结果表明:PVA1750±50、PVA1799、MWCNT与再生纤维素有良好的兼容性;PVA1750±50和PVA1799均能提高改性膜的拉伸强度;当PVA1750±50含量为1%时,改性膜热分解温度提高,热稳定性增强;改性膜的溶胀性较纯RC膜均有提高,吸水性能增强。     

吲哚美辛载药量对宫内节育器基体材料性能及铜离子释放的影响

目的:评价不同吲哚美辛(IMC)药量对宫内节育器(IUD)基体材料物理机械性能及IUD内铜离子释放的影响.方法:采用电子万能试验机测量IUD基体材料的拉伸强度和撕裂强度;通过模拟人体宫腔内环境,采用电感耦合等离子体发射光谱仪测量铜离子的释放行为.结果:复合材料A、B、C、D和E组拉伸强度分别为(9.06±0.38)、(5.73±0.30)、(4.94±0.21)、(3.47±0.35)和(3.40±0.13) MPa;其撕裂强度分别为(38.12±0.77)、(29.44±0.36)、(25.76±0.99)、(24.57±0.89)和(21.48±1.39) N/mm.不同载药量Cu280-IUDs铜离子(Cu2+)均呈现双相释放行为:早期快速释放与后期平稳释放.结论:IUD基体材料的拉伸强度和撕裂强度,随着IMC药量的增加而下降, IMC药量在8%～12%范围较合理.IMC含量对含铜IUD的铜离子释放无明显影响.     

聚己内酯纳米纤维膜固定化溶藻菌对藻类和藻毒素的生物降解作用

采用电纺法制备并表征了聚己内酯纳米纤维膜(NMP).将从太湖水体中分离到的假单胞菌属溶藻菌固定化在聚己内酯纳米纤维膜(NMP)、维纶(VNL)和阿科蔓(AQUA)等人工介质材料上,分析与比较不同人工介质固定化溶藻菌对太湖土著铜绿微囊藻和微囊藻毒素LR(MC-LR)的生物降解作用.实验结果显示:NMP吸水率、孔隙率、拉伸强度分别为(81.33±1.58)%、(78.68±4.85)%、(89.8±7.5)MPa.NMP固定化溶藻菌的数量为5.65×107/cm2;NMP固定化溶藻菌对藻细胞的48h溶藻率和对MC-LR的48h降解率分别为85.68%和60.16%;溶解藻细胞可重复利用次数达到4次.上述结果表明,NMP是一种良好的固定化溶藻菌的纳米人工介质,可以增强溶藻菌对铜绿微囊藻和MC-LR的生物降解作用.     

循环荷载对小叶锦鸡儿根系力学特性的影响

为了探究干旱、半干旱生态脆弱区植被根系承受循环荷载后的固土效能,以1.00≤d≤4.00 mm径级范围内的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)直根段为对象,采用TY8000伺服式强力机研究承受50次循环荷载后的根系抗拉力学特性. 结果表明:1.00≤d≤2.00、2.00 < d≤3.00和3.00 < d≤4.00 mm直根段承受单次荷载极限力30%的循环荷载后,极限力分别为(134.42±14.17)、(285.24±27.65)、(420.24±27.36) N,较单次荷载分别增加了48.20%、42.71%、29.07%;承受单次荷载极限力70%的循环荷载后,极限力分别为(70.53±10.3)、(155.15±21.04)、(287.84±22.65) N,较单次荷载分别减少了22.23%、22.37%和11.58%. 承受循环荷载后,各径级抗拉力及抗拉强度与单次荷载的差异具有统计学意义(P < 0.05). 试验根极限抗拉力和极限抗拉强度与其直径分别呈幂函数正相关、负相关,说明适度的循环荷载会对根系固土能力有促进作用,过度循环荷载会对根系造成损伤,降低其抗拉特性. 灰色关联分析发现:直径、加载次数、加载速度均对根系力学特性产生影响.     

Longitudinal Mechanical Properties of Small-Diameter Polyurethane Vascular Graft Reinforced by Tubular Knitted Fabric

The vascular graft with 4 mm diameter was prepared by casting one layer of polyurethane (PU) film onto the knitting tubular fabric as the reinforced support. The effects of different PU content and wall thickness on the longitudinal mechanical properties of vascular graft were investigated. The breaking elongation, breaking force, initial modulus and breaking work were studied. The results showed that the longitudinal mechanical properties of vascular graft were enhanced as the content of polyurethane increased, which resulted from the combination of PU excellent elasticity and fabric preferable strength.     

加荷速率与受力状态对高水材料凝结体力学参数的影响

针对高水材料凝结体在不同加荷速率及不同受力状态下的强度参数,选用水灰比为6∶1(含水率86%),研究当加荷速率变化时,高水材料凝结体抗压、抗拉及抗弯强度参数的变化情况。通过进行高水材料凝结体在不同加荷速率下的单轴压缩实验、拉伸实验和弯曲实验。实验结果表明,材料在单轴压缩时会因挤压而有一定程度的失水,同时材料表现出弹-塑性的特点。在拉伸和弯曲时,无出水情况,试样从中部直接被拉断。随着加荷速率的增大,高水材料凝结体的抗压、抗拉和抗弯强度都增大。在同一加荷速率下,高水材料凝结体的抗压强度抗弯强度抗拉强度。     

GFRP筋拉伸力学性能尺寸效应试验研究

通过试验研究不同直径玻璃纤维增强复合材料(GFRP)的力学性能,并采用基于材料强度Weibull分布的最弱链理论分析其尺寸效应.试验结果表明,GFRP筋极限抗拉强度、抗拉弹性模量和极限延伸率随着直径增大而下降,而屈服应变变化规律则相反.通过试验分析,建立考虑直径变化的GFRP筋应力应变关系及其相关参数同直径的关系;提出了不同直径GFRP筋极限抗拉强度fDtu计算公式.基于最弱链理论分析,得出GFRP筋尺寸效应的主要影响因素是试件的有效区体积.研究表明,GFRP筋拉伸力学性能具有明显的尺寸效应;采用最弱链理论进行尺寸效应分析是可行的,能够预测不同GFRP筋强度,确定其抗拉强度标准值,有助于统一GFRP筋试件的有效长度取用标准,并建议长度范围为试件直径的30~40倍.     

壳聚糖/牛蒡提取物复合膜的制备及应用

为开发新型复合涂膜保鲜剂,以壳聚糖、牛蒡提取物为原料,明胶、甘油为添加剂制备复合膜,并测试其力学性能、抑菌性能、抗氧化性能,同时将复合膜应用于圣女果保鲜中.结果表明:共混液中壳聚糖质量浓度为0.02 g/mL、牛蒡提取物质量浓度为0.1 g/mL、明胶质量浓度为0.03 g/mL、甘油体积分数为0.5 %时制得的复合膜综合性能最佳,抗拉强度为(26.97±2.26)MPa、断裂伸长率为(104.3±5.4)%、羟基自由基清除率为(94.67±4.3)%、抑菌率为(99.32±3.28)%,表面和断裂面比较平整,未出现分相.该复合膜处理的圣女果硬度、可溶性固形物质量分数、VC质量分数、丙二醛(MDA) 质量摩尔浓度均优于壳聚糖单膜处理和未处理的圣女果,且差异显著(P＜0.05).     

钢纤维增强超高强混凝土拉压比试验研究

在超高强混凝土(C100级)中掺入螺纹型钢纤维,通过立方体抗压强度与劈裂抗拉强度试验,研究钢纤维对超高强混凝土增强增韧效果和拉压比性能的影响.立方体试件尺寸为100mm×100mm×100mm,钢纤维掺量为0、0.50%、0.75%、1.00%、1.50%.试验结果表明,掺入钢纤维后,超高强混凝土立方体试件裂缝开展路径较多,裂而不散,坏而不碎,抗压韧性显著增强;抗压强度提高10.6%～15.5%,劈裂抗拉强度提高38.2%～91.9%;掺入钢纤维的超高强混凝土拉压比为0.060 5～0.084 6,拉压比提高24.08%～73.46%.提出了钢纤维超高强混凝土立方体抗压强度与劈裂抗拉强度预测模型,预测值与试验值误差分别在±1.79%、±17.84%范围内.掺入钢纤维可使超高强混凝土脆性大、韧性小的缺点得到显著改善.     

孔隙结构特征对焦炭高温抗拉强度的影响

采用压汞仪测量焦炭与CO2或H2 O反应后的孔隙结构特征,研究孔隙率、平均孔径、比表面积及孔径分布对焦炭高温抗拉强度的影响规律。焦炭孔隙率和平均孔径随反应率升高而增加。平均孔径小于30μm时气化反应以造孔为主,比表面积随反应率升高先增后减,大于30μm时以扩孔为主,随反应率升高而减小。与CO2相比,H2 O反应后焦炭平均孔径小,比表面积大,抗拉强度高。焦炭抗拉强度随孔隙率和平均孔径增加而降低,平均孔径小于30μm时抗拉强度随比表面积增加而降低,大于30μm时随比表面积减小而降低。焦炭中小孔数量越多抗拉强度越高,大孔数量越多抗拉强度越低。相同反应率下, H2 O反应后焦炭中小孔数量增加,比表面积大,有利于保护气孔壁结构,抑制高温抗拉强度的降低。     

多孔钛植入体表层孔隙内TGF-β1缓释明胶微球涂层的工艺优化

采用正交试验法优化载转化生长因子β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)缓释明胶微球多孔钛植入体制备工艺,探讨多孔钛植入体孔隙内微球涂层的载药、释药特性.采用粉末注射成形(Metal Injection Molding, MIM)技术制备多孔钛植入体,选用明胶为TGF-β1缓释载体材料,乳化冷凝聚合交联法制备明胶微球,检测微球粒径与形貌以及载TGF-β1微球的包封率、载药率,采用渗涂法制备多孔钛表层孔隙内载TGF-β1明胶微球涂层,释放试验检测涂层的释药特性.实验结果表明,MIM技术制备的多孔钛植入体的孔隙度为(62.02±1.82)%,孔径为50～300 μm,抗压缩强度为(63.23±12.81) MPa,弹性模量为(0.95±0.61) GPa.明胶微球粒径随明胶浓度的减小、搅拌速度和交联时间的增加而减小,交联剂用量对微球粒径影响无显著性差异.制备的TGF-β1明胶微球为球形,平均粒径为(21.42±3.67) μm,载药量为(0.91±0.02) μg/g,包封率为(91.41±1.82)%.TGF-β1微球涂层体外14 d,时的TGF-β1释放率为(94.2±3.4)%;粒径为(21.42±3.67) μm的明胶微球的最佳工艺参数如下:明胶浓度为10%,搅拌速度为800 r/min,交联剂用量为0.1 mL,交联时间为2 h.多孔钛植入经5%(质量分数)明胶溶液预处理后用20 g/L微球渗涂可在表层孔隙内形成均匀微球涂层,且不阻塞表层孔隙,微球涂层TGF-β1释放时间为14 d.     

非概率可靠性的拉伸载荷下飞机含孔复合材料安全性分析

针对拉伸载荷作用下飞机含孔复合材料易发生损伤失效的问题,为研究穿透型圆孔对复合材料安全性的影响,根据某型飞机实际使用的碳纤维复合材料,设计了无孔和含孔试样进行拉伸试验,获得宏观拉伸性能参数,对比分析穿透型圆孔对拉伸性能的影响;基于非概率可靠性分析方法,采用最小无穷范数指标,分别对训练强度提高前后的拉伸强度可靠性进行计算与分析,并总结了复合材料安全性分析方法。结果表明：穿透型圆孔会导致该复合材料拉伸强度的大幅下降,而对拉伸刚度影响不大,且拉伸强度下降率与孔径成正比;穿透型圆孔会引起该复合材料拉伸强度可靠性的大幅下降,下降程度随孔径的增大而增大;训练强度提高后,可靠性进一步下降,三种孔径的复合材料拉伸强度可靠性均降至1以下,严重影响复合材料安全性。     

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明：沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3 050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。