钛表面微弧氧化涂层的生长机理与细胞相容性研究

发布时间：2021-05-12 02:28

　　钛及钛合金凭借其高比强度、良好的力学性能和生物相容性等诸多优点,在医用硬组织替换和修复领域得到广泛应用。然而钛材在生理环境下存在生物活性不足,耐磨耐腐蚀性较差等问题,极大地缩短了钛植入体的使用寿命。生物陶瓷材料具有耐磨性强,耐蚀性好等优点,但其本身易脆性断裂而难以单独作为医用植入体材料。鉴于此,针对钛植入体材料所面临的生物活性等关键问题,本文结合医用金属材料和医用陶瓷材料的性能优势,选用晶粒细化的超细晶纯钛为研究对象,利用微弧氧化技术在其表面原位生成粗糙多孔的TiO₂生物陶瓷涂层,以获得生物活性良好、机械性能优异的医用钛植入体材料,具体研究工作如下:（1）通过调控氧化时间,对超细晶纯钛微弧氧化涂层的表面、截面形貌,元素成分,表面粗糙度及物相组成等组织结构进行研究,阐明了涂层的形成机制,并构建了生长模型。研究结果表明随着氧化时间的延长,涂层厚度与粗糙度不断增加。EDS能谱分析表明电解液中的Ca、P和Si等元素通过反应进入到涂层中,且不同氧化时间下的涂层表面Ti和O元素含量始终最高,Na元素含量始终处于最低值。XRD分析结果表明微弧氧化涂层表面的主要成分是金红石型Ti... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究意义与目的
    1.2 钛及钛合金的生物医学应用
        1.2.1 医用钛及钛合金的应用和存在问题
        1.2.2 新型超细晶纯钛概述
    1.3 钛及钛合金表面生物活化改性技术
        1.3.1 传统表面改性技术
        1.3.2 微弧氧化技术在钛及钛合金表面改性中的应用
    1.4 论文主要研究内容和技术路线
        1.4.1 论文主要研究内容
        1.4.2 研究技术路线
第二章 微弧氧化涂层的制备与组织结构测试
    2.1 制备材料及设备
        2.1.1 制备材料及试剂
        2.1.2 制备所用仪器设备
    2.2 微弧氧化涂层的制备过程
        2.2.1 试样预处理
        2.2.2 微弧氧化处理
    2.3 微弧氧化涂层组织结构测试
        2.3.1 组织结构测试设备
        2.3.2 涂层厚度测量
        2.3.3 涂层粗糙度测量
    2.4 本章小结
第三章 微弧氧化涂层的组织结构与生长机理分析
    3.1 微弧氧化涂层组织结构分析
        3.1.1 涂层表面形貌及元素成分
        3.1.2 涂层截面形貌及涂层厚度
        3.1.3 涂层表面粗糙度分析
        3.1.4 涂层表面物相组成分析
        3.1.5 涂层表面元素化学态分析
    3.2 微弧氧化涂层的生长机理分析
        3.2.1 涂层的形成机制
        3.2.2 电解液中的物理化学反应
        3.2.3 涂层生长模型的构建
    3.3 本章小结
第四章 涂层表面孔隙结构参数和接触角定量表征
    4.1 涂层表面孔隙结构参数表征
        4.1.1 孔隙结构的图像分析
        4.1.2 孔隙结构参数表征结果
    4.2 液滴接触角的测定与表征
        4.2.1 接触角与表面能理论分析
        4.2.2 接触角图像处理分析
    4.3 涂层润湿性能表征
        4.3.1 接触角的测量结果分析
        4.3.2 涂层的表面能分析
    4.4 本章小结
第五章 微弧氧化涂层的细胞相容性研究
    5.1 实验材料及细胞培养
        5.1.1 实验材料及试剂
        5.1.2 细胞培养
    5.2 弧氧化涂层的体外细胞相容性实验
        5.2.1 细胞毒性实验
        5.2.2 细胞增殖实验
        5.2.3 细胞粘附实验
        5.2.4 细胞相容性实验结果分析
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果
图表清单



本文编号：3182558