学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

纯钛表面基于微弧氧化技术的仿生陶瓷膜的制备、表征及性能研究

作 者: 赵萱
导 师: 蔡启舟
学 校: 华中科技大学
专 业: 材料加工工程
关键词: 纯钛 微弧氧化 水热处理 煅烧处理 羟基磷灰石 耐蚀性能 细胞相容性
分类号: R318.08
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 32次
引 用: 0次
阅 读: 论文下载
 

内容摘要


硬骨替代产品的研发是组织工程领域的一个重要分支,钛作为综合性能良好的医用金属材料,是硬骨替代材料开发的一个重要产品。然而,医用钛无生物活性,在体内与组织形成的只是不牢固的机械嵌合。微弧氧化是一项可以在医用钛表面造孔、成膜的电化学技术,可增加其生物活性,使钛表面与组织形成牢固的化学结合,因而在医用钛表面改性方面具有良好的应用前景。本文在乙酸钙-磷酸二氢钙电解液体系中,分别采用微弧氧化-水热处理和微弧氧化-煅烧处理的工艺,在纯钛表面制备含有羟基磷灰石(Hydroxyapatite, HA)仿生陶瓷膜。利用SEM、EDX、XRD、厚度测量仪、划痕试验仪、恒电位测量仪、细胞接种等手段研究了膜层的形貌及元素组成、膜层物相组成、厚度、结合强度、耐蚀性和细胞相容性。比较了两种工艺条件下制备的仿生膜层的综合性能,并探讨了羟基磷灰石的形成机理,取得了如下结果。在乙酸钙-磷酸二氢钙电解液体系中,纯钛表面经过微弧氧化后形成了以TiO2为主的粗糙多孔的氧化物膜层。使用含有氨水的介质对该膜层进行水热处理后,膜层中出现了鳞状、层片状以及针棒状的HA,膜层厚度增加,且变得更为致密,膜层中Ca/P为1.68。HA的形成机制是微弧氧化膜为HA的形核提供了活性位点,而高压釜中的水热环境为HA的形核、生长提供了有利的环境。在乙酸钙-磷酸二氢钙电解液体系中添加硝酸镧后,微弧氧化膜层粗糙多孔,但出现了少量的细小裂纹。膜层主要由锐钛矿和金红石组成,并含有非晶相,经煅烧处理后证实为羟基磷灰石和磷酸钙陶瓷。煅烧处理后膜层厚度增加,裂纹加深,膜层中的Ca/P大于天然HA的Ca/P。在电解液中添加La,通过引起电荷的不平衡而促使碱性的TiO2水凝胶层的形成,进而促进HA的形成。膜层结合力的测试结果表明:经过水热处理后,膜层结合强度优于水热处理前膜层的结合强度;在含镧电解液中得到的膜层结合强度优于不含镧电解液中得到的膜层,但煅烧处理使膜层的结合强度降低。膜层耐蚀性的试验结果表明,经过微弧氧化及后续处理所得的膜层表面耐蚀性均优于纯钛。微弧氧化膜层经水热处理后,其耐腐蚀性能有所降低,而煅烧处理后膜层的耐蚀性能有所提高。以细胞接种方式比较四种膜层和纯钛的细胞相容性,结果表明,经过微弧氧化及后续处理所得的膜层表面的细胞相容性均优于纯钛表面。水热处理可以提高膜层的细胞相容性,而煅烧处理则一定程度地降低了膜层表面的细胞相容性。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 医用钛合金及其表面仿生改性  11-13
  1.3 微弧氧化在钛合金表面仿生改性中的应用  13-16
  1.4 本文的研究目标及研究内容  16-18
2 实验材料及研究方法  18-24
  2.1 实验材料  18
  2.2 微弧氧化膜层的制备  18-20
  2.3 膜层的形貌、组织及成分分析  20-21
  2.4 膜层的性能测试  21-24
3 微弧氧化—水热法制备含羟基磷灰石膜层  24-34
  3.1 引言  24
  3.2 含羟基磷灰石膜层的制备  24-25
  3.3 膜层的表征与分析  25-32
  3.4 水热处理过程中HA 的形成机理  32-33
  3.5 本章小结  33-34
4 微弧氧化—煅烧处理制备含羟基磷灰石膜层  34-46
  4.1 引言  34
  4.2 含羟基磷灰石膜层的制备  34-35
  4.3 膜层的表征与分析  35-43
  4.4 含La 电解液中生成HA 的机理分析  43-45
  4.5 本章小结  45-46
5 两种工艺制备的仿生陶瓷膜的性能  46-60
  5.1 引言  46
  5.2 膜层的结合强度  46-47
  5.3 膜层耐蚀性  47-55
  5.4 膜层的体外细胞相容性比较  55-59
  5.5 本章小结  59-60
6 结论与展望  60-62
  6.1 结论  60-61
  6.2 展望  61-62
参考文献  62-66
致谢  66-67
附录:攻读硕士学位期间发表的论文  67

相似论文

  1. AZ91D镁合金微弧氧化陶瓷膜制备及其电偶腐蚀性能,TG174.453
  2. 变极性微弧氧化脉冲电源拓扑结构的研究,TN86
  3. 低分子量有机酸对纳米羟基磷灰石固定水溶液中铅离子的影响研究,S153
  4. 纳米技术在抗凝血生物材料领域的应用,R318.08
  5. 酸溶液对壳聚糖/羟基磷灰石复合材料的结构与性能的影响研究,R318.08
  6. 下颌骨骨折坚强内固定162例临床分析,R782.4
  7. 纳米羟基磷灰石固定污染土壤重金属的应用研究,X53
  8. Ni-P/纳米SiO2复合镀层耐蚀及强化冷凝传热性能研究,TG174.4
  9. 微弧氧化V2O5/TiO2复合光催化膜的制备与性能研究,TB43
  10. TC4合金表面脉冲激光沉积羟基磷灰石的组织和性能研究,TG146.23
  11. 涤纶人造血管材料表面改性及其性能研究,R318.08
  12. TiO2纳米花和HAP/TiO2的制备、表征及其光催化降解有机污染物的研究,O643.32
  13. 炭/炭复合材料+羟基磷灰石涂层(C/C+HA)复合骨植入材料研究,R318.08
  14. 生物可降解聚乳酸复合材料的研究,R318.08
  15. 力生长因子E肽促进骨愈合及含E肽生物活性材料的研究,R318.08
  16. 纳米羟基磷灰石悬浮液对人牙周膜成纤维细胞增殖及细胞周期影响的研究,R783
  17. BMP2诱导豚鼠MSCs分化成骨细胞制备组织工程人工听骨的实验研究,R764
  18. 湖南典型工矿区土壤重金属污染评价与土壤化学改良和大豆种植实验研究,X53
  19. 羟基磷灰石改性及光催化降解染料性能研究,X703
  20. TC4钛合金微弧氧化膜层的摩擦性能研究,TG174.451

中图分类: > 医药、卫生 > 基础医学 > 医用一般科学 > 生物医学工程 > 一般性问题 > 生物材料学
© 2012 www.xueweilunwen.com