醫(yī)用鈦表面微弧氧化生物涂層制備及研究.pdf

1、醫(yī)用鈦及其合金作為硬組織植入材料，具有良好的物理化學(xué)性能及生物相容性，被廣泛用作骨科替代材料，但是其本身不具備生物活性，難以誘導(dǎo)成骨細(xì)胞的攀附分化增殖和促進(jìn)骨組織整合。如果借助表面改性的方法在鈦表面構(gòu)筑出一層具有更高生物相容性及生物活性的膜層，彌補(bǔ)鈦基材在生物惰性上的缺陷，對(duì)于實(shí)現(xiàn)生物材料的短期負(fù)載、中長(zhǎng)期實(shí)用、提升醫(yī)用鈦的骨組織整合效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。因此，對(duì)醫(yī)用鈦表面通過(guò)微弧氧化技術(shù)改性，改變其表面形貌、化學(xué)組成等因素以獲得良好

2、生物相容性、生物活性、耐磨、抗腐蝕的生物活性膜層成為本課題的重要研究方向。
　　本論文通過(guò)微弧氧化技術(shù)，對(duì)鈦表面進(jìn)行了改性處理，制備出含鈣磷成分的生物陶瓷層。探討了微弧氧化電解質(zhì)體系、氧化模式與電壓、電流、占空比、脈沖頻率、電解質(zhì)濃度等之間的關(guān)系，及這些因素對(duì)微弧氧化膜層形貌、孔隙率、孔洞密度、化學(xué)成分、相組成、親水性等的影響。通過(guò)對(duì)微弧氧化參數(shù)的調(diào)整和體系的建立實(shí)現(xiàn)鈦材料表面生物活性膜層的構(gòu)筑。主要能容有:(1)通過(guò)正交試驗(yàn)，優(yōu)

3、化工藝參數(shù)，在鈣磷體系中微弧氧化制備多孔膜層;(2)在含磷體系中，探討恒壓和恒流模式分別對(duì)膜層形貌、孔隙率、相結(jié)構(gòu)等的影響;(3)考察了活化手段對(duì)微弧氧化后表面膜層親水性的影響，降低時(shí)間對(duì)親水性能的相關(guān)程度。研究結(jié)果如下:
　　1、通過(guò)正交試驗(yàn)確定了各影響因素對(duì)形貌影響的權(quán)重順序，依次是濃度、電壓、占空比、脈沖頻率、時(shí)間。單因素考察了電參數(shù)對(duì)形貌、孔洞密度、孔徑、孔隙率的影響規(guī)律。隨著電壓升高，微弧氧化制備膜層質(zhì)量變差伴隨裂紋出現(xiàn)

4、，孔徑隨之增加，孔洞數(shù)量隨之減少;隨著占空比的增大孔徑增大，孔隙率先增大后減小，表面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)均一化程度提高;隨著脈沖頻率的變大孔徑反而略有減小，表面相似度有所提高，但對(duì)孔洞密度和孔隙率的大小影響較小。
　　2、在恒壓模式下，探討了電解質(zhì)濃度、脈沖頻率、陰陽(yáng)極面積比對(duì)表面形貌等性能的影響規(guī)律。低脈沖頻率可制備相互疊加的火山噴射狀孔洞，可形成直徑在2～10μm的貫通孔，陰、陽(yáng)極面積比為2時(shí)可得到孔隙率適中，又存在疊加孔洞和大量貫通孔的

5、特定形貌。在恒流模式下，探討了電流密度、終止電壓、脈沖頻率、占空比對(duì)膜層表面形貌、孔徑、相組成等性能的影響。恒流模式下制備膜層過(guò)程中，當(dāng)dV/dt=0.36～0.42時(shí)，膜層增長(zhǎng)速度相對(duì)較快適合膜層制備。脈沖頻率的增加有利于相組分結(jié)晶度的提高，而占空比無(wú)此作用，兩者對(duì)膜層厚度和表面形貌影響較小。
　　3、微弧氧化改性的試樣表面親水能力有限，但通過(guò)紫外活化和堿熱活化的方法，可以在不改變表面形貌的情況下，進(jìn)一步提高表面的親水性能。實(shí)驗(yàn)