3D打印多孔钽表面改性及功能化研究进展

金属钽具有优异的生物相容性、耐腐蚀性和骨整合能力,是具有广阔发展前景的生物医用骨科材料。通过增材制造技术（AdditiveManufacturing,AM）制备的多孔钽具有精确和个性化控制的表面成分、拓扑结构、力学性能,极大地满足了不同骨缺损临床患者的需求,适合作为承重部位的骨缺损修复材料。然而,AM多孔钽仍具有表面惰性强、骨整合能力有限、无生物活性等缺陷。分别从表面改性方法和拓扑结构优化两个角度介绍了AM多孔钽骨修复材料功能化的研究进展。概述了几种典型的表面改性方法,并分析总结了其优缺点,高成本、难加工、表面惰性是限制AM多孔钽用于表面改性的主要原因。此外,拓扑结构优化也是实现多孔钽功能化的有效途径,合适的孔隙结构不仅赋予植入体与宿主骨相匹配的力学性能,同时有利于AM多孔钽与宿主建立有效的骨整合。综述了近年来AM多孔钽拓扑结构优化的研究进展,总结了孔隙率、孔径、孔隙几何形状对多孔钽力学及生物学功能的影响。最后,对AM多孔钽骨修复材料的功能化发展及临床应用提出了展望。     

钛及钛合金表面纳米管的生物功能化研究进展

钛及钛合金因为其良好的生物相容性和力学性能,作为生物医用材料得到广泛使用。通过表面处理后,可以在钛金属基体表面获得氧化钛纳米管阵列。氧化钛纳米管阵列的管径和长度尺寸可控,通常具有大表面积、强吸附性和超亲水性,可以提高钛及钛合金基体的生物相容性和耐腐蚀性能,为进一步赋予其更多的生物功能性奠定了基础。对钛及钛合金表面纳米管再次表面改性后,可使其具有更好的促进骨整合、抗菌消炎、药物响应可控释放、生物荧光成像等功能,在生物医学领域应用潜力巨大。介绍了钛及钛合金表面纳米管的制备方法,分析了氧化钛纳米管阵列的生物学特性,探讨了纳米管的物理特征对细胞行为的影响,对二次表面改性(包括碱处理、水热处理、电化学沉积、溶胶-凝胶法)影响氧化钛纳米管生物功能性的研究进展进行了综合评述,总结了氧化钛纳米管作为药物载体在药物缓释、响应性释放和疾病检测等生物功能化方面的进展情况,提出了对氧化钛纳米管生物功能化研究的一些问题,并展望了其未来发展方向。     

电火花表面改性/合金化技术研究进展

电火花表面改性/合金化不同于传统的表面处理技术,它基于电火花加工的原理,利用放电产生的高温使电极瞬间熔化,并与基体发生冶金化学反应形成涂层.涂层成分设计不同,具有耐磨、耐蚀等不同功能.涂层的厚度可控,成分和硬度分布具有梯度性.介绍了电火花表面合金化技术的特点和原理,综述了国内外的研究进展情况,分析了能量等因素对电极和工...     

水性丙烯酸涂料的改性及其功能化应用研究进展

介绍了水性丙烯酸、环氧树脂、聚氨酯、有机硅、有机氟以及纳米粒子的优缺点,简述了环氧树脂改性水性丙烯酸、聚氨酯改性水性丙烯酸、有机硅改性水性丙烯酸、有机氟改性水性丙烯酸以及纳米粒子改性水性丙烯酸等的研究进展,指出了目前水性丙烯酸改性研究存在的问题和研究方向。水性丙烯酸树脂通过上述的改性手段可获得优异的综合性能,从而大大提高水性丙烯酸涂料的使用性能,扩大了水性丙烯酸涂料的应用范围。对水性丙烯酸涂料体系功能化应用进行了分类介绍,重点对水性丙烯酸在防水涂料、防火涂料、防腐涂料、海洋防污涂料以及隔热保温涂料上的功能化应用进行介绍,指出水性丙烯酸涂料在功能化应用研究上的重、难点。最后提出了水性丙烯酸涂料将向着高性能、多功能的方向发展。     

铜及铜合金表面改性技术的研究进展

本文介绍了利用热处理多元共渗、辉光放电渗硫、等离子喷涂、自蔓延制备复合陶瓷铜管以及铸渗法进行铜合金表面改性的研究成果,并指出了其发展意义与前景.     

激光表面改性提高钛合金耐磨性能的研究进展

分析了各种钛合金激光表面改性工艺、涂层材料体系的最新研究进展,指出了目前钛合金表面改性过程中存在的问题,总结了当前抑制涂层裂纹产生的措施,提出了钛合金激光表面改性进一步的研究方向.     

工具表面改性处理

刀具开发的改进导致了越来越多高效率切削材料的应用。这种不断的开发使刀具的效率在上个世纪中提高了大约30倍。薄薄的CVD涂层和后来的PVD涂层对刀具表面有很大的改善作用，直到现在这种作用也远远没有用尽。现代的分析技术可以清楚观察到刀具表面的微观结构，从而准确地认识到其巨大的优化作用。     

生物医用镁合金表面改性涂层研究进展

镁合金凭借其优异的生物安全性、良好的载荷传递性及独特的降解性,在医用植入领域表现出巨大的应用潜力和发展前景。然而镁合金在生理环境下的腐蚀溶解速率过快,导致材料力学性能衰减加速进而过早失效。表面改性作为镁合金耐蚀性能提升的重要途径,不仅能通过表层物理屏障的形成来减缓金属材料的溶解速率,还能抑制合金内部腐蚀电偶反应的强烈程度及调控其生物相容性。概述了典型表面改性工艺的技术优势,包括涂层在合金表面的多覆盖度、高膜层厚度、强附着力以及良好生物相容性等。同时归纳了几种表面改性工艺所存在的问题,包括较差的长期耐蚀性、低应力承受能力以及技术安全性等。在此基础上,重点综述了近年来镁合金表面改性涂层的最新研究动态,其中简要介绍了化学转化、微弧氧化、等离子喷涂等几种常见的表面改性涂层形成机制。系统阐述了涂层对镁合金降解过程和生物相容性的影响规律,以及部分元素或粒子对涂层微观结构以及生物性能的作用机理。最后展望了医用镁合金表面改性涂层的发展方向。     

人造金刚石表面的改性研究概况

综述了人造金刚石表面改性的3种主要方法:一是金刚石表面的金属化,如物理、化学气相沉积,化学镀、电镀、真空微蒸发镀、盐浴镀等,主要应用在金刚石工磨具和电子封装材料上;二是偶联剂或表面活性剂处理金刚石,以改善金刚石与有机体系的界面性能,在金刚石粉体分散和树脂磨具中应用;三是金刚石薄膜和纳米金刚石的功能化处理,在电化学、生物传感器、电极等材料上应用。为金刚石表面改性的研究和应用提供参考。      

可生物降解镁及镁合金表面改性研究进展

生物医用镁及镁合金可降解吸收,具有良好的生物相容性,弹性模量与人体骨接近,是理想的人体植入物材料。在体液环境中,医用镁合金腐蚀速率较快,常常导致植入物过早失效。对镁合金表面进行适当改性,可调控合金降解速率、提高生物相容性。最常见的表面改性方法是在镁合金表面生成保护性涂层,这些涂层主要包括可降解高分子涂层和一些无机涂层。综述了近几年可生物降解镁及镁合金的表面改性涂层及改性技术的最新研究动态,探讨了镁及镁合金表面制备无机涂层和可降解高分子涂层的一些改性方法;简要介绍了阳极氧化、微弧氧化、离子注入、溶胶-凝胶、等离子喷涂及化学沉积等表面改性方法的原理,并比较其优缺点;提出了可生物降解镁及镁合金表面改性涂层研究中面临的问题,并展望了未来发展方向。     

羟基磷灰石纳米粒子表面修饰的研究进展

羟基磷灰石是人体骨骼和牙齿的主要无机成分,具有良好的生物相容性和生物活性,且能诱导骨组织的生长,促进组织缺损的修复,是性能优异的骨修复材料。近年来,纳米羟基磷灰石由于其独特的性能,在生物医学领域展现出新的应用功能。但是,为了发挥纳米羟基磷灰石独特的功能特性,常常需要对其进行表面修饰,以满足生物医学应用的条件和要求。从生物医学角度,针对羟基磷灰石纳米粒子在生物显影、DNA转染、药物递送、与高分子复合、促进成骨和抑菌等方面的应用,对羟基磷灰石纳米粒子的表面修饰研究进行论述,探讨相关表面修饰思路和技术及修饰应用效果。通过表面修饰,不仅可以提高羟基磷灰石纳米粒子的分散性和悬浮稳定性,提升药物装载能力和促进成骨能力,还可以赋予其生物显影能力、主动靶向功能和抑菌能力。总之,表面修饰是一种促进羟基磷灰石纳米粒子生物医学应用的有效手段。     

铸造铝合金表面改性的研究进展

简述了铝合金的加工方法和表面改性的必要性。主要对表面合金化技术、表面敷层和电子束改性等技术应用于铸造铝合金表面改性进行总结。表面合金化方面介绍了激光和氩弧合金化方法在铸造铝合金表面改性方面的研究进展;表面敷层方面介绍了铸造铝合金的等离子喷涂、电化学方法的研究现状;介绍了铸造铝合金的电子束改性技术。     

摩擦搅拌表面改性技术研究进展

摩擦搅拌表面改性技术通过对材料表层进行摩擦加热和机械搅拌,产生强烈塑性变形和动态再结晶,可以显著细化表层组织,消除铸造缺陷.通过直接添加或原位固相反应可以形成颗粒增强复合表层,使材料表面硬度和耐磨性以及整体机械性能得到显著改善.摩擦搅拌表面改性固相加工的特点还使其具有良好的工艺性能.作为一项清洁高效的先进表面工程技术,摩擦搅拌表面改性技术具有广阔的应用前景.     

聚乙烯膜表面能提升改性的研究进展

聚乙烯膜表面改性的目的是在膜表面引入极性基团,提高膜表面的粗糙度,消除弱界面层,提高膜表面能.综述了聚乙烯膜的几种表面改性方法,包括化学改性法、火焰及热处理法、表面接枝法、等离子体处理法、电晕处理法、共混改性法、共同作用法等,并对比了各改性方法的优缺点.聚乙烯是非极性材料,表面能比较低(30～32 dynes/cm),...     

钛合金表面主−被动抑菌改性方法研究进展

钛合金材料具有良好的耐腐蚀性、抗疲劳性和生物相容性,被广泛用于医疗领域,特别是可植入器械。医疗器械的型号多样、结构复杂、局部尺寸较小,且在使用过程中会接触多种媒介,极易黏附污渍,导致微生物的聚集,引发器械感染,安全、可靠的医疗器械是提高救治效率的关键。从细菌生长机制出发,将现有金属材料表面抑菌改性方法归纳为两大类:依靠抗菌涂层主动杀菌的改性方式和控制表面润湿性的被动抑制细菌黏附的改性方式。采用主动改性方式,虽然能从根本上杀死细菌,但是在实际应用中这些杀菌剂存在耐药性、成本高、生物毒性等问题。被动改性方式无法直接杀死细菌,一旦表面被细菌定植,就会失去抑菌效果。为了实现医疗器械表面高效、长时、安全的清洁,研究者提出主–被动协同抑菌改性方法,将化学杀菌方法与抗黏附抑菌方法相结合,充分发挥2种方法的优势,这是未来研究的重点。     

PBO纤维表面改性处理的研究进展

聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维因其比强度高、比模量高、耐热性好、阻燃性好以及优异的介电性能,现已在安全防护、建筑汽车等领域得到广泛应用。由于PBO纤维表面光滑、化学惰性,导致其与基体树脂界面结合差,进一步影响复合材料的整体性能,这大大限制了PBO纤维优异综合性能的发挥,所以对PBO纤维表面进行改性处理显得尤为重要。介绍了近年来国内外针对PBO纤维不同表面改性方法及对应复合材料性能改善程度的研究进展,从PBO纤维改性方法的分类入手,阐述了各种方法的基本原理。通过对这些处理方法的比较,阐述了国内PBO纤维表面改性的研究进展,指出了国内外在PBO纤维表面改性处理上的差距,为未来的发展方向提供了参考。PBO纤维表面改性方法包括化学刻蚀法、等离子体处理、表面涂层法、化学接枝法、紫外刻蚀法、上浆剂处理等。各种改性技术各有利弊,在选择改性方法时,理应考虑达到工艺快捷有效、经济环保和无损纤维性能等指标。未来,在PBO纤维表面改性的处理方法领域,将逐步向绿色环保的上浆剂处理方向发展。     

碳纤维的表面改性研究进展

综述了近年来碳纤维的表面改性及纤维微观结构和物理化学性能研究进展,其中主要包括氧化处理、涂覆处理和射线、激光、等离子体处理,并对碳纤维的研究与生产进行了分析与展望。     

焊接接头表面改性的研究进展

概述了高能喷丸、表面机械研磨处理、超音速微粒轰击、超声冲击、激光冲击改性等表面改性方法的基本原理,重点分析了其对不同材料焊接接头表面进行改性的效果。这些改性方法可以细化焊接接头表面的晶粒,甚至使晶粒尺寸达到纳米级;提高焊接接头表面的显微硬度,从而提高焊接构件的强度;消除接头处的残余拉应力,使拉应力转变为残余压应力,从而抑制焊接接头裂纹源的产生,提高焊接接头的抗疲劳断裂能力,进一步提高焊接构件的寿命。了解了现有表面改性处理方法应用的领域范围及其优缺点,并对焊接接头表面改性处理方法的发展及研究方向进行了展望。