AZ31镁合金表面电泳沉积氧化石墨烯及其复合膜层的研究

发布时间：2017-04-24 11:17

  本文关键词：AZ31镁合金表面电泳沉积氧化石墨烯及其复合膜层的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：可降解医用镁合金在人体环境下的降解速率过快,限制了其临床应用。氧化石墨烯(GO)具有良好的生物相容性和稳定性,在生物医用领域显示了潜在的应用前景。本文采用电泳沉积方法,在AZ31镁合金表面制备氧化石墨烯及氧化石墨烯/羟基磷灰石复合层。利用Zeta电位仪测量了电泳沉积液中GO的电位,采用傅里叶红外光谱扫描仪(FT-IR)、扫面电子显微镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)等方法对GO及GO/HA膜层进行了形貌观察,相结构与成分分析,使用拉伸试验法对膜层和基体之间的结合强度进行评价,采用电化学方法和浸泡腐蚀方法,研究了电泳沉积后的镁合金在模拟体液中抗腐蚀行为。本文通过控制单一变量的方法,研究了不同参数对电泳沉积氧化石墨烯及氧化石墨烯/羟基磷灰石复合层的影响。选择有机溶液异丙醇(或正丁醇、无水乙醇)作为分散剂,分别加入无机电介质硝酸钙(或硝酸镁、硝酸铝)制备GO电泳沉积液,可以使GO携带正电荷。以镁合金作为阴极采用直流恒压法进行电泳沉积,可在镁合金表面获得均匀的氧化石墨烯膜层,氧化石墨烯片之间存在空隙。在电泳沉积溶液中再加入羟基磷灰石粉末,采用同样方法,可以实现在镁合金表面氧化石墨烯/羟基磷灰石的共沉积,羟基磷灰石颗粒分布于氧化石墨烯片之间。在模拟体液中的电化学腐蚀和浸泡腐蚀实验结果表明,氧化石墨烯和氧化石墨烯/羟基磷灰石复合层可以明显改善镁合金的抗腐蚀性能。通过控制电泳沉积液的组分和沉积工艺,可以获得氧化石墨烯沉积层和氧化石墨烯/羟基磷灰石复合层与镁合金基体之间的结合强度不低于24MPa。在本论文所采用的实验条件下,以异丙醇为分散剂(0.2g/L),Al(NO3)3为电介质(0.2g/L),加入0.2g/L氧化石墨烯;氧化石墨烯/羟基磷灰石质量比1:1时,在沉积电压150V沉积时间20min下,所获得的氧化石墨烯和氧化石墨烯/羟基磷灰石复合层的抗腐蚀性能更好,与基体的结合强度更高。
【关键词】：镁合金 氧化石墨烯 羟基磷灰石 电泳沉积 耐蚀性
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 可降解医用镁合金的研究现状及存在的问题9-11
• 1.1.1 生物医用材料及其特性9
• 1.1.2 羟基磷灰石生物医用材料的特性9
• 1.1.3 镁合金的生物医学特性及表面改性技术9-11
• 1.1.4 可降解医用镁合金存在的主要问题11
• 1.2 石墨烯及氧化石墨烯的基本特性11-15
• 1.2.1 石墨烯及氧化石墨烯的特性11-13
• 1.2.2 电泳沉积法制备石墨烯和氧化石墨烯膜层的研究进展13-14
• 1.2.3 电泳沉积法制备氧化石墨烯/羟基磷灰石复合层研究进展14-15
• 1.3 本论文的研究内容及意义15-17
• 2 实验材料与研究方法17-23
• 2.1 镁合金样品的制备17
• 2.2 GO和GO/HA的电泳沉积工艺17-20
• 2.2.1 研究方案17-18
• 2.2.2 电泳沉积工艺18-20
• 2.3 膜层的性能测试与表征20-23
• 2.3.1 X射线衍射和FT-IR红外光谱分析20
• 2.3.2 组织结构与成分分析20
• 2.3.3 膜层结合力测试20
• 2.3.4 悬浮液Zeta电位测试20-21
• 2.3.5 耐蚀性测试21-23
• 3 实验结果与讨论23-53
• 3.1 分散剂对膜层组织性能的影响23-29
• 3.1.1 GO膜层的相结构与官能团检测23-24
• 3.1.2 分散剂对GO膜层微观形貌的影响24-25
• 3.1.3 分散剂对GO膜层结合强度的影响25-26
• 3.1.4 电化学腐蚀试验26-28
• 3.1.5 浸泡腐蚀实验28-29
• 3.1.6 本节小结29
• 3.2 电介质对膜层性能的影响29-37
• 3.2.1 GO膜层的相结构与官能团检测30-31
• 3.2.2 电介质对GO膜层微观形貌及成分的影响31-33
• 3.2.3 电介质对悬浮液中GO的Zeta电位的影响33
• 3.2.4 电介质对GO膜层结合强度的影响33-34
• 3.2.5 电化学腐蚀试验34-36
• 3.2.6 浸泡腐蚀实验36-37
• 3.2.7 本节小结37
• 3.3 沉积时间及电压对膜层性能的影响37-43
• 3.3.1 GO膜层的表面形貌37-38
• 3.3.2 沉积时间及电压对GO膜层结合强度的影响38-39
• 3.3.3 电化学腐蚀试验39-42
• 3.3.4 浸泡腐蚀实验42-43
• 3.3.5 本节小结43
• 3.4 氧化石墨烯浓度对膜层性能的影响43-46
• 3.4.1 氧化石墨烯浓度对GO膜层结合强度的影响43-44
• 3.4.2 电化学腐蚀试验44-46
• 3.4.3 浸泡腐蚀实验46
• 3.4.4 本节小结46
• 3.5 AZ31镁合金表面GO/HA复合膜层的制备46-53
• 3.5.1 GO/HA复合膜层的相结构与官能团检测47-48
• 3.5.2 GO/HA复合膜层的表面形貌48-49
• 3.5.3 GO/HA复合膜层的结合强度49-50
• 3.5.4 电化学腐蚀试验50-52
• 3.5.5 浸泡腐蚀实验52
• 3.5.6 本节小结52-53
• 4 结论53-54
• 参考文献54-59
• 致谢59

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