医用Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面自组装活性抗凝血复合涂层的构建及其血液相容性

为改善新型近β钛合金Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)的抗凝血性能和血液相容性,通过溶胶-凝胶和表面官能化技术在TLM合金表面制备出一层活性TiO2薄膜,再利用自组装技术在TiO2薄膜表面构建一个肝素-白蛋白多层功能复合涂层。利用Raman光谱分析改性处理后TLM合金表面涂层的相组成,借助SEM、AFM研究了复合涂层的表面形貌和微观特征,通过溶血率测试、血小板粘附试验对TLM合金表面改性前后的血液相容性进行评估。结果表明,经表面肝素-白蛋白复合涂层修饰处理后,TLM合金的溶血率显著降低,表面粘附的血小板数量明显减少且激活反应轻微,即TLM合金的抗凝血性能和血液相容性均得到了明显改善。     

表面肝素改性TLM钛合金的血液相容性评价

在新型近β钛合金TLM(Ti-3Zr2Sn-3Mo-25Nb)表面用溶胶-凝胶法镀上一层TiO2薄膜,再将薄膜依次用羟基化溶液和胺基化溶液处理以在薄膜表面引入活性OH-和NH2-,然后通过该活性官能团将肝素共价键接在薄膜表面.利用XRD、SEM和EDS研究了TiO2薄膜的相结构和表面特性:通过测定材料表面的接触角、溶血率和血小板黏附行为对肝素化TLM合金的血液相容性进行分析、评价.结果表明,表面肝素化处理后TLM合金的血液相容性得到了明显的改善.     

钛基表面TiO_2-HA生物陶瓷膜层的血液相容性研究

采用微弧氧化法及微弧氧化-水热法对纯钛进行改性,制备了TiO_2与TiO_2-HA生物陶瓷膜层,通过溶血率实验、动态凝血时间实验和血小板黏附实验等方面评价其血液相容性。结果表明:各试样的溶血率都远小于5%,均符合医用材料的溶血率要求,不会产生溶血作用。与钛基TiO_2生物陶瓷膜层和钛基材相比,钛基TiO_2-HA生物陶瓷膜层的溶血率更低,动态凝血时间曲线变化更为缓慢,黏附的血小板更少,且变形程度更轻,具有更好的抑制血小板的聚集与变形的性能,血液相容性更优。     

表面TiO2/HA改性Ti-5Zr-6Mo-15Nb的组织相容性及成骨活性

在含有羟基磷灰石的电解液中,通过微弧氧化法在新型近β钛合金Ti-5Zr-6Mo-15Nb (TLE)表面制备一层多孔TiO2/HA(羟基磷灰石)复合涂层,再将试样浸入过硫酸钠和草酸的混合溶液中处理以进行表面活化.借助XRD、SEM和EDS研究了该多孔复合薄膜的组成和表面形貌,并通过动物体内植入实验研究了经上述表面改性处理前后的TLE合金的软组织和硬组织相容性,以及表面改性前后TLE合金的成骨活性.结果表明,经上述处理后的TLE合金表面覆盖一层多孔陶瓷薄膜,该薄膜主要由金红石型TiO2和锐钛矿型TiO2,以及少量HA相组成.改性后的TLE合金具有良好的皮下组织、肌肉组织和骨组织相容性,成骨活性也好于未处理的Ti-5Zr-6Mo-15Nb 合金.     

NiTi形状记忆合金表面TiO2薄膜的制备及其血液相容性

采用溶胶-凝胶法在NiTi合金表面制备了TiO2薄膜,用DSC分析了凝胶在加热过程中发生的转变.结果表明:在NiTi表面形成金红石型TiO2薄膜;覆盖有TiO2薄膜的NiTi合金与NiTi基体及316L不锈钢、Ti6Al4V相比,凝血时间延长,溶血率下降,说明TiO2膜可提高NiTi合金血液相容性.     

多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb钛合金表面活性次级微孔涂层的制备及其成骨性能

为提高多孔医用钛合金的生物活性,以实现快速骨整合,首先利用微弧氧化法在多孔Ti3Zr2Sn3Mo25Nb(TLM)合金表面制备出含Ca、P的次级微孔涂层,并通过水热处理在此涂层表面生成羟基磷灰石.通过XRD、SEM和EDS分析了活性次级微孔涂层的相组成、微观形貌和元素特征,通过接触角测试试验对比研究了TLM合金表面改性前后的亲水性变化,并进一步通过动物试验检测了表面活性次级微孔涂层改性后多孔TLM合金的成骨性能.结果表明,微弧氧化处理可在多孔TLM表面形成规整的含Ca、P相的次级微孔层,水热处理后次级微孔层的亲水性增强,且具有良好的成骨诱导性能.     

镍钛合金的高级氧化法表面改性及其血液相容性研究

通过高级氧化法对NiTi形状记忆合金进行表面改性，SEM和TF—XRD分析证实，羟自由基（·OH）氧化后的NiTi形状记忆合金表面生成了金红石和锐钛矿结构的二氧化钛薄膜。通过测定动态凝血时间、溶血率和研究血小板黏附行为等方法进行了血液相容性评估。结果表明，经高级氧化法表面改性后的NiTi形状记忆合金血液相容性获得了明显的改善。     

纳米SrFe12O19磁性能对NiTi合金、316L不锈钢血液相容性的影响

用溶胶凝胶法制备纳米SrFe12O19磁性粉末,并用磁强计检测SrFe12O19粉末的磁性能,在NiTi合金、316L不锈钢表面用溶胶凝胶法制备含SrFe12O19磁性粉末的TiO2薄膜,并用X射线衍射仪分析薄膜成分.测试不同层数薄膜的微磁场强度,并对这些薄膜测定动态凝血时间和溶血率,以研究不同的表面微磁场强度对材料血液相容性的影响.结果表明:材料表面的微磁场强度愈高,材料血液相容性愈好.     

表面等离子Mo合金化提高Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb耐磨性的研究

采用等离子合金化技术在Ti-5Zr-3Sn-5Mo-15Nb(TLM)表面制备含钼改性层,对改性层组织、成分分布和显微硬度进行分析,并测量去离子水在渗钼试样表面的接触角,同时研究在模拟人工体液中改性层的摩擦磨损行为。结果显示:所制备的钼改性层均匀致密,厚度约为12μm,主要由Mo相组成。与TLM基体相比,渗钼后试样表面硬度显著增加。由于改性后Mo合金层的形成和表面粗糙度增加,使接触角减小,进而提高了表面润湿性。钼合金化后的TLM具有较低的摩擦系数,耐磨能力较未处理的合金提高约50倍,表现出良好的耐摩擦磨损性能。     

冷喷涂制备多孔Ta涂层及生物相容性

目的 提高生物医用钛合金的生物相容性。方法 采用冷喷涂技术在其表面制备了内部多孔且表面粗糙的钽涂层,并对涂层的微观组织、弹性模量、表面粗糙度、孔隙率、相组成等进行表征;通过溶血率实验、动态凝血时间实验、血小板黏附实验和细胞增殖实验等评价其血液相容性。结果 涂层表面粗糙度为24.9μm,孔隙率为12.6%,弹性模量为147 GPa。喷涂后涂层相组成为Ta,涂层与基体的结合强度为24 MPa。TC4钛合金基体和钽涂层2种材料均具有优异的红细胞相容性且2种材料表面的动态凝血程度相似,表明在TC4钛合金表面制备钽涂层后,钽涂层不会影响凝血因子的活性。钽涂层具有更好的防止血小板黏附与变形的性能。在细胞增殖实验中,细胞在钽涂层表面的增殖能力略高于TC4钛合金。结论 多孔钽涂层的弹性模量相对钽块降低了22%。其生物活性高于TC4钛合金基体。     

Ti11V3Al3Sn合金的复合氧化研究

采用复合氧化(阳极极化 热氧化)法制备Ti11V3Al3Sn合金的表面转化膜.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(ESEM)、显微硬度计和电化学分析仪分析了转化的膜物相、形貌、显微硬度和阳极极化曲线.结果表明:复合氧化转化膜由TiO2、TiO和Al2O3组成,以致密的金红石结构的TiO2为主.阳极氧化加复合的低温热氧化可以获得较致密、平坦的转化膜;阳极氧化加复合的较高温度的热氧化将得到粗糙、并分布着许多凹坑的转化膜层.复合氧化处理后,合金的表面硬度和耐电化学腐蚀性能大幅度提高.     

TiNi及Co合金生物医用材料的腐蚀行为及血液相容性

采用线性极化技术测量了生物医用材料TiNi形状记忆合金, CoCrNiMo和CoCrNiW的腐蚀速率, 并用动态电位扫描法考察了其阳极极化行为. 结果表明, 3种合金钝化电位区宽, 维钝电流密度小, 显示出优异的耐全面腐蚀性能. 电位扫描曲线滞后环面积及腐蚀后扫描电镜观察显示, 两种钴合金具有良好的耐孔蚀性能, 而TiNi的孔蚀倾向较大, 这是因为在TiNi合金表面夹杂的Ti2Ni易受活性阴离子的浸蚀, 而钴合金中的Co, Cr, Mo和W均易在表面形成钝性氧化膜, 抑制孔蚀的发生. 接触角、动态凝血时间和溶血率的测定表明TiNi具有更优的血液相容性, 这可能与其表面的TiO2膜具有较小的表面张力有关.     

3D打印Ti-6Al-4V钛合金表面纳米孔洞制备技术

目的 通过3D打印技术制得钛合金,并构建出微米级多孔粗糙表面,再通过阳极氧化表面处理技术在微米级多孔粗糙表面构建出纳米级结构.方法 首先,通过高压水处理与酸蚀处理相结合的方法,对3D打印钛合金表面进行前处理,去除不良结合的球形粉末颗粒,降低3D打印钛合金表面的粗糙度及各向异性.然后,通过阳极氧化处理,在3D打印钛合金表面制备出具有纳米级孔洞的TiO2类骨膜层.结果 3D打印钛合金表面存在较大的各向异性,导致后续的电化学过程中电场放电不均匀,形成的TiO2类骨膜层稳定性差,而阳极氧化的前处理方法可有效解决这些问题.此外,纳米多孔结构抑制了阳极氧化处理中不稳定放电现象的发生,保证了膜层表面颜色的均匀性,且使膜层与钛或钛合金结合牢固,可在3D打印钛合金表面构建纳米级膜层结构.结论 该工艺方法制备的3D打印钛合金表面膜层的成膜速率和稳定性较好,膜层呈三维网状结构,大孔内附有小孔.该结构有利于细胞在其表面更好地粘附、分化和增殖,是理想的医用植入材料.     

FeNi/Ba0.6Sr0.4TiO3核壳纳米结构的制备及低频吸波机理研究核壳纳米结构的制备及低频吸波机理研究

采用溶胶凝胶法制备了Ba0.6Sr0.4TiO3粉末,并采用球磨方法将Ba0.6Sr0.4TiO3与FeNi合金微粉进行包覆,成功制备了3种不同Ba0.6Sr0.4TiO3粉末添加量的FeNi/Ba0.6Sr0.4TiO3核壳结构粉体。采用SEM、XRD等技术分析了Ba0.6Sr0.4TiO3加入前后FeNi合金微粉的形态、组成,利用矢量网络分析仪测量了FeNi以及FeNi/Ba0.6Sr0.4TiO3复合材料的电磁参数。结果表明,成功制备了不规则颗粒状Ba0.6Sr0.4TiO3粉末,Ba0.6Sr0.4TiO3粉末大部分包覆于片状FeNi合金微粉表面,且随着Ba0.6Sr0.4TiO3粉末添加量的增加,包覆层厚度逐渐增大,FeNi合金片形态逐渐模糊。Ba0.6Sr0.4TiO3粉末包覆层有效降低了FeNi合金微粉的介电常数虚部,提高了其低频波段的阻抗匹配性能,实现铁电和铁磁双性材料的复合吸波效果,改善了低频吸波性能。利用1/4波长干涉相消理论对反射损耗峰频率与电磁参数关系进行了分析,并结合界面反射模型及材料阻抗匹配对反射损耗峰强度变化进行了分析。     

Photocatalysis Performance of Nb-doped TiO2 Film in Situ Growth Prepared by a Micro Plasma Method

采用微等离子体氧化法,在H2SO4溶液为电解液中以钛合金为基体制备原位生长的TiO2薄膜,并以罗丹明B溶液为目标污染物测试其光催化性能。为提高所得TiO2薄膜的光催化性能,向电解液中添加了不同浓度的草酸铌,制备了原位Nb掺杂TiO2薄膜。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分别对Nb掺杂前后的TiO2薄膜表面形貌、元素组成和晶体结构进行了分析。结果表明,Nb掺杂能使介孔TiO2晶粒细化,比表面积增大,Nb对TiO2晶相组成影响不大,但对晶胞参数有所影响,Nb掺杂可有效提高TiO2的光催化活性,其中当草酸铌为1.2g/L时,对初始浓度为10 mg/L罗丹明B溶液90min的降解率可达到85%,表现出最强的光降解能力。     

Fe3+掺杂TiO2薄膜的制备与表征

利用射频磁控溅射技术在载玻片衬底上沉积了TiO2及Fe3+掺杂的TiO2薄膜,并利用X射线衍射、拉曼光谱和紫外-分光光度计对所制备的薄膜进行了结构与性能表征。结果表明,所制备的TiO2薄膜为锐钛矿相结构,Fe3+掺杂后TiO2薄膜的晶化程度降低,光催化活性减弱。     

钛合金切削过程氧化膜特性研究

高速切削钛合金时，在加工表面会产生氧化膜，对钛合金的力学性能造成影响。对钛合金Ti-6Al-4V进行单因素车削试验，研究切削表面变形特性并对氧化膜表面进行物相分析。结果表明：切削表面会产生严重塑性变形，变形层的厚度随着进给量的增大而增大，切削表面发生氧化反应，形成氧化膜，表面呈现不同的颜色，其成分主要为Al2O3、锐钛矿型 TiO2 和金红石型 TiO2。     

氯对TiAl基合金高温氧化行为的影响

研究了表面喷沙少量ＭｎＣｌ２及离子注入氯对ＴｉＡｌ基合金９５０℃恒温氧化行的影 响ＴｉＡｌ合金９５０℃氧化后氧化膜为ＴｉＯ２及Ａｌ２Ｏ３的混合物,表面涂少量ＭｎＣｌ２后, 合金氧化速度降低了４个数量级,氧化膜的成分主要为Ａｌ２Ｏ３,离子注入Ｃｌ在氧化初期也显著降低 了氧化速率,延迟了ＴｉＯ２形成时间。