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电泳沉积多孔羟基磷灰石涂层及其性能的研究

作　者: 李鹏
导　师: 黄紫洋
学　校: 福建师范大学
专　业: 物理化学
关键词: 羟基磷灰石钛基体电泳沉积多孔性生物活性
分类号: R318.08
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

羟基磷灰石[Ca10(PO4)6(OH)2, Hydroxyapatite, HA]作为生物陶瓷材料呈现出良好的生物活性,但是由于HA本身的脆性,限制了HA作为承重部位骨替换材料方面的应用；然而传统医用材料的钛及钛合金具有优异的力学性能,因此制备综合两者优点的钛基HA成为当今生物陶瓷材料研究的热点之一。本文提出了分别以葡萄糖、淀粉、壳聚糖、炭粉为造孔剂运用电泳沉积(Electrophorectic deposition, EPD)方法在钛基材表面制得HA/有机物、HA/聚合物、HA/无机物三种类型的复合涂层,经烧结处理得到多孔HA涂层。采用FT-IR、SEM、XRD和TG表征涂层的组成、表面形貌、物相组成及热稳定性,黏结—拉伸实验测定涂层与基体的结合强度,人体模拟体液(Simulated Body Fluid, SBF)浸泡测定涂层的生物活性,并采用CHI660C电化学工作站对多孔HA涂层的耐腐蚀性进行测试。实验结果表明：经700°C烧结处理,复合涂层中的造孔剂微粒热分解致孔可制得多孔HA涂层,其孔径为2-30μm,涂层与基体的结合强度可达19.6MPa；在1.5SBF中浸泡5d后,多孔HA涂层表面碳磷灰石化,呈现良好的生物活性；在SBF中测得的Tafel曲线以及交流阻抗Nyquist图都表明多孔HA涂层耐腐蚀性优于纯钛。

全文目录

中文摘要  2-3
Abstract  3-4
中文文摘  4-10
绪论  10-22
第1章实验内容  22-28
  1.1 仪器和试剂  22-23
    1.1.1 主要仪器  22
    1.1.2 主要试剂  22-23
  1.2 纳米HA的制备  23
  1.3 电泳沉积涂层  23-24
    1.3.1 悬浮液的配制  23-24
    1.3.2 悬浮液微粒的带电性能测试  24
    1.3.3 基体预处理  24
    1.3.4 电泳沉积  24
  1.4 样品表征  24-26
    1.4.1 HA粉体的表征  24-25
    1.4.2 复合涂层热处理前后的表征  25
    1.4.3 力学性能测试  25-26
  1.5 人体模拟体液的配制和多孔HA的浸泡  26-27
  1.6 电化学方法分析多孔HA的耐腐蚀性  27-28
第2章电泳沉积羟基磷灰石/有机物复合涂层  28-46
  2.1 前言  28-29
  2.2 实验内容  29
  2.3 结果与讨论  29-44
    2.3.1 粉体的表征  29-32
      2.3.1.1 TEM观察粉体的形貌  29-30
      2.3.1.2 FT-IR分析HA粉体的组成  30-31
      2.3.1.3 XRD分析粉体的物相组成  31-32
    2.3.2 电泳沉积(EPD)  32-39
      2.3.2.1 悬浮液微粒的带电性能  32-33
      2.3.2.2 FT-IR分析涂层的组成  33-35
      2.3.2.3 TG-DTG分析复合涂层的热稳定性  35-37
      2.3.2.4 EPD涂层热处理及XRD物相组成分析  37
      2.3.2.5 SEM表征烧结后涂层形貌  37-38
      2.3.2.6 涂层结合强度的测定  38-39
    2.3.3 模拟体液浸泡测定HA涂层的生物活性  39-42
      2.3.3.1 FT-IR分析浸泡后多孔涂层的组成  40
      2.3.3.2 SEM表征多孔HA涂层浸泡后形貌  40-42
    2.3.4 电化学方法表征涂层的耐腐蚀性  42-44
  2.4 本章小结  44-46
第3章电泳沉积羟基磷灰石/聚合物复合涂层  46-56
  3.1 前言  46
  3.2 实验内容  46-47
  3.3 结果与讨论  47-54
    3.3.1 悬浮液的电导率与陈化时间的关系  47
    3.3.2 FT-IR分析复合涂层的组成  47-48
    3.3.3 TG分析复合涂层组成  48-49
    3.3.4 黏结-拉伸试验测定烧结后涂层的结合强度  49
    3.3.5 SEM表征烧结后涂层的表面形貌  49-50
    3.3.6 XRD分析多孔HA涂层的物相变化  50-51
    3.3.7 模拟体液浸泡测试多孔HA涂层的生物活性  51-52
      3.3.7.1 FT-IR分析浸泡后多孔HA涂层的组成  51-52
      3.3.7.2 SEM表征浸泡后多孔HA涂层的表面形貌  52
    3.3.8 电化学方法分析HA涂层的耐腐蚀性  52-54
  3.4 本章小结  54-56
第4章电泳沉积羟基磷灰石/无机物复合涂层  56-66
  4.1 前言  56
  4.2 实验内容  56
  4.3 结果与讨论  56-64
    4.3.1 悬浮液的电导率与陈化时间的关系  56-57
    4.3.2 FT-IR分析涂层的组成  57-58
    4.3.3 XRD分析烧结后涂层的物相组成  58-59
    4.3.4 黏结-拉伸试验测定烧结后涂层的结合强度  59
    4.3.5 SEM表征烧结后涂层的表面形貌  59-60
    4.3.6 模拟体液浸泡测试多孔HA涂层的生物活性  60-63
      4.3.6.1 FT-IR测定浸泡后多孔HA涂层的组分  60-61
      4.3.6.2 SEM表征浸泡后多孔HA涂层的表面形貌  61-62
      4.3.6.3 XRD表征浸泡后多孔HA涂层的物相变化  62-63
    4.3.7 电化学分析多孔HA的耐腐蚀性  63-64
  4.4 本章小结  64-66
第5章结论  66-68
参考文献  68-76
攻读学位期间承担的科研任务与主要成果  76-78
致谢  78-80
个人简历  80

电泳沉积多孔羟基磷灰石涂层及其性能的研究

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