NiTi合金表面纳米管阵列的构建及其腐蚀行为与生物学性能研究

发布时间：2017-04-16 17:08

  本文关键词：NiTi合金表面纳米管阵列的构建及其腐蚀行为与生物学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通过在含有氟离子的电解液中对近等原子比的镍钛(NiTi)合金进行阳极氧化可在其表面制备镍钛氧(Ni-Ti-O)纳米管阵列。我们系统研究了各种阳极氧化参数对Ni-Ti-O纳米管阵列形成能力及其结构的影响规律,同时也研究了不同氧化电压制备的不同尺寸纳米管结构的腐蚀行为、Ni离子析出、细胞相容性,探索了其作为无酶葡萄糖传感器电极的可能性。结果表明,(1)在乙二醇基电解液中,纳米管阵列可在较宽的氧化电压(5-90 V)、电解液温度(10-50℃)和电解液中NH4F含量(0.025-0.8 wt%)范围内形成,但形成纳米管的电解液中水含量的范围却很窄(0.0-1.0 vol%)。通过调控这些参数,可以制备出不同直径(15-70 nm)和长度(45-1320 nm)的Ni-Ti-O纳米管。(2)纳米管的尺寸对NiTi合金的腐蚀行为、Ni离子释放和细胞相容性有显著影响。尺寸较大的纳米管耐腐蚀性较差并释放较多的Ni离子,但细胞相容性有所提高。这表明虽然尺寸较大的纳米管释放的Ni离子较多,但此释放水平对细胞没有明显的毒性。(3)我们制备的Ni-Ti-O纳米管阵列(直径50 nm,长度800 nm)的电极具备良好的无酶葡萄糖传感性能,具体表现为较宽的线性范围(0.002 mM到0.2 mM)、较短的响应时间10 s、较低的检测极限(0.13μM,S/N=3时)、较高的灵敏度(83μA mM-1 cm-2)和较好的稳定性、重复性等优点。以上研究结果表明,纳米管阵列的形成虽然使NiTi合金的耐腐蚀性有所降低,但能提高其生物学性能。
【关键词】：镍钛合金 阳极氧化 镍钛氧纳米管 腐蚀行为 细胞相容性 无酶葡萄糖传感器
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-21
• 1.1 NiTi形状记忆合金9
• 1.2 医用NiTi合金的应用现状9-10
• 1.3 医用NiTi合金生物医学应用研究基础10-12
• 1.3.1 Ni和Ti元素的生物相容性10-11
• 1.3.2 NiTi合金生物相容性11
• 1.3.3 NiTi合金腐蚀和Ni离子析出行为11-12
• 1.4 NiTi合金表面改性12-13
• 1.5 电化学阳极氧化和自组织结构13-16
• 1.5.1 阳极氧化过程14-16
• 1.5.2 自组织TiO2纳米管阵列16
• 1.6 NiTi合金的阳极氧化16-18
• 1.7 葡萄糖传感器进展18-19
• 1.8 选题的意义19
• 1.9 本课题研究内容19-21
• 第二章 Ni-Ti-O纳米管阵列的制备与表征21-37
• 2.1 主要实验设备21
• 2.2 主要实验试剂21
• 2.3 Ni-Ti-O纳米管阵列的制备与表征21-22
• 2.3.1 试样预处理21
• 2.3.2 试样的氧化21-22
• 2.3.3 氧化试样的表征22
• 2.4 实验结果与讨论22-34
• 2.4.1 氧化电压对纳米管阵列的影响22-27
• 2.4.2 电解液温度对纳米管的影响27-29
• 2.4.3 氧化时间对纳米管的影响29-30
• 2.4.4 电解液成分对纳米管的影响30-34
• 2.5 本章小结34-37
• 第三章 Ni-Ti-O纳米管腐蚀行为与细胞相容性37-51
• 3.1 主要实验设备37
• 3.2 主要实验试剂37
• 3.3 实验方法37-39
• 3.3.1 试样制备37-38
• 3.3.2 试样的表征38
• 3.3.3 腐蚀行为38
• 3.3.4 Ni离子的析出38
• 3.3.5 细胞相容性38-39
• 3.4 结果与讨论39-48
• 3.4.1 试样表征39-43
• 3.4.2 腐蚀行为与Ni离子析出43-46
• 3.4.3 细胞相容性46-48
• 3.5 本章小结48-51
• 第四章 Ni-Ti-O纳米管阵列无酶葡萄糖传感性能51-61
• 4.1 主要实验设备51
• 4.2 主要实验试剂51
• 4.3 实验方法51-52
• 4.4 结果与讨论52-59
• 4.5 本章小结59-61
• 第五章 结论61-63
• 参考文献63-75
• 致谢75-77
• 攻读硕士期间发表的科研成果77

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本文编号：311267