钛合金表面电子束蒸发沉积镁基复合功能性生物薄膜研究
发布时间：2021-10-02 00:49
本论文采用电子束蒸发沉积技术在钛合金表面制备降解速率可控的镁基复合功能性生物薄膜,以改进钛合金在医学领域的应用。采用激光辅助电子束蒸发技术沉积镁掺杂有机硅复合薄膜,该薄膜有望用于人工关节植入体表面,达到促进骨组织增殖和分化的目的。制备不同质量比的镁:有机硅混合物靶材,分别采用电子束、λ=266nm激光辅助电子束、λ=532nm激光辅助电子束蒸发靶材,研究靶材组分和制膜工艺对沉积薄膜成分和结构的影响。采用FTIR和XPS分析薄膜的成分和结构,探索薄膜的形成机理;采用扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）对薄膜的形貌进行分析;采用pH计测试溶液的pH值变化,探索不同薄膜的降解动力学特征,评价薄膜耐腐蚀性能。研究发现,当λ=532nm激光辅助电子束蒸发镁:有机硅（1:1）的复合靶材,沉积的复合薄膜在生理盐水中具有最好的耐腐蚀性能。通过旋转靶材的位置,采用电子束蒸发技术在同一工艺流程中逐层沉积镁、钙、氧化磷和有机硅树脂多层复合薄膜。研究热处理温度对Mg-CaH2双层薄膜、Mg-CaH2-P2O5...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种机械表面改性方法及其目的和效果
1.绪论硕士学位论文6镜观察显示β1-和β5-整合素蛋白在机械抛光，机械加工和碳化硅喷丸处理后的表面上的纤维状黏附，但这些整合素蛋白在氧化铝喷丸处理后的表面上不形成纤维状黏附。他们还观察到在机械加工后的表面，纤维结合素结构不但出现在基部，也存在与端细胞表面上。相反，在经过碳化硅喷丸处理后的纯钛表面上，纤粘连蛋白在顶尖发生团簇。图1.2不同粗糙度下的纯钛表面SEM形貌（P）Ra=0.19mm；（NT）Ra=0.54mm；（GB）Ra=1.22mm；（CB）Ra=6.07mmGotz等[34]将激光加工技术与喷丸技术相结合，发现加工孔径为200微米的植入体再经Al2O3喷丸处理后，在孔间表面显示出充足的骨-植入体接触区域，有效地改善了Ti-6Al-4V与骨组织的结合状况，与骨组织相容性得到了很大的提高。1.2.2钛合金表面物理改性钛合金表面的物理改性方法主要包括：等离子体注入、溅射镀膜、等离子体喷涂、激光表面熔覆、脉冲激光沉积、激光表面合金化等。等离子体注入（PlasmaInjection,简称PI）：等离子体注入是将工件放在离子注入机的真空室中，在室温或较低温度下，施以几十至几百千伏的电压，离子能量在数万到数十万电子伏特，准确地将预定剂量的高能量离子注入到材料表面预定深度，使材料表层的化学成分和微观组织结构发生显著变化，从而改善材料性能。金属、陶瓷以及高分子材料都可以通过离子注入达到表面改性的目的。用于生物材料表面离子注
1.绪论硕士学位论文14等复合薄膜已公开发表在国际期刊上。本论文的主要研究目的是采用EBD技术制备可以沉积在人工植入体钛合金表面的镁基生物功能性薄膜，其功能性表现为：一方面具有生物活性，有利于骨生长；另一方面该薄膜自身在体液中具有一定的耐腐蚀性能。1.4.2论文研究内容本课题采用EBD技术，以金属镁、氢化钙、氧化磷和有机硅树脂粉末为靶材原料，在钛合金表面分别沉积金属镁薄膜、金属钙薄膜、无机物氧化磷薄膜和聚合物有机硅树脂薄膜；采用激光辅助EBD技术蒸发金属镁粉末和有机硅粉末混合制成混合靶材，制备沉积镁掺杂有机硅复合薄膜；并通过旋转靶材的位置，采用EBD技术在同一工艺流程中逐层沉积镁、钙、氧化磷和有机硅树脂多层复合薄膜。研究发现，通过采用激光辅助EBD技术或在同一工艺下采用多个不同靶材，设计镁基复合生物功能性薄膜的成分和结构，且薄膜的生物降解速率得到了有效控制。论文研究的技术路线见图1.3。图1.3论文选题技术路线
【参考文献】：
期刊论文
[1]钴铬钼合金应力中断式支架的临床应用研究[J]. 毛莹莹,姚贵良. 中国美容医学. 2017(10)
[2]退火处理对梯度多孔Ti-6Al-4V合金组织及力学性能的影响[J]. 赵朔,侯文韬,郝玉琳,刘玉敬,张来昌,李述军,杨锐. 稀有金属材料与工程. 2017(S1)
[3]生物医用金属材料的研究应用现状及发展趋势[J]. 张永涛,刘汉源,王昌,程军,石瑾,王岚,于振涛. 热加工工艺. 2017(04)
[4]生物材料[J]. 王秀梅. 新型工业化. 2015(12)
[5]多孔钽棒治疗早中期股骨头坏死的临床研究[J]. 向俊宜,黄若景,唐镇江. 当代医学. 2012(28)
[6]医用不锈钢研究新进展[J]. 杨柯,任玲,任伊宾. 中国医疗器械信息. 2012(07)
[7]用微弧氧化技术处理医用钛合金表面的研究[J]. 黄平,憨勇,徐可为. 稀有金属材料与工程. 2002(04)
本文编号：3417672
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
几种机械表面改性方法及其目的和效果
1.绪论硕士学位论文6镜观察显示β1-和β5-整合素蛋白在机械抛光，机械加工和碳化硅喷丸处理后的表面上的纤维状黏附，但这些整合素蛋白在氧化铝喷丸处理后的表面上不形成纤维状黏附。他们还观察到在机械加工后的表面，纤维结合素结构不但出现在基部，也存在与端细胞表面上。相反，在经过碳化硅喷丸处理后的纯钛表面上，纤粘连蛋白在顶尖发生团簇。图1.2不同粗糙度下的纯钛表面SEM形貌（P）Ra=0.19mm；（NT）Ra=0.54mm；（GB）Ra=1.22mm；（CB）Ra=6.07mmGotz等[34]将激光加工技术与喷丸技术相结合，发现加工孔径为200微米的植入体再经Al2O3喷丸处理后，在孔间表面显示出充足的骨-植入体接触区域，有效地改善了Ti-6Al-4V与骨组织的结合状况，与骨组织相容性得到了很大的提高。1.2.2钛合金表面物理改性钛合金表面的物理改性方法主要包括：等离子体注入、溅射镀膜、等离子体喷涂、激光表面熔覆、脉冲激光沉积、激光表面合金化等。等离子体注入（PlasmaInjection,简称PI）：等离子体注入是将工件放在离子注入机的真空室中，在室温或较低温度下，施以几十至几百千伏的电压，离子能量在数万到数十万电子伏特，准确地将预定剂量的高能量离子注入到材料表面预定深度，使材料表层的化学成分和微观组织结构发生显著变化，从而改善材料性能。金属、陶瓷以及高分子材料都可以通过离子注入达到表面改性的目的。用于生物材料表面离子注
1.绪论硕士学位论文14等复合薄膜已公开发表在国际期刊上。本论文的主要研究目的是采用EBD技术制备可以沉积在人工植入体钛合金表面的镁基生物功能性薄膜，其功能性表现为：一方面具有生物活性，有利于骨生长；另一方面该薄膜自身在体液中具有一定的耐腐蚀性能。1.4.2论文研究内容本课题采用EBD技术，以金属镁、氢化钙、氧化磷和有机硅树脂粉末为靶材原料，在钛合金表面分别沉积金属镁薄膜、金属钙薄膜、无机物氧化磷薄膜和聚合物有机硅树脂薄膜；采用激光辅助EBD技术蒸发金属镁粉末和有机硅粉末混合制成混合靶材，制备沉积镁掺杂有机硅复合薄膜；并通过旋转靶材的位置，采用EBD技术在同一工艺流程中逐层沉积镁、钙、氧化磷和有机硅树脂多层复合薄膜。研究发现，通过采用激光辅助EBD技术或在同一工艺下采用多个不同靶材，设计镁基复合生物功能性薄膜的成分和结构，且薄膜的生物降解速率得到了有效控制。论文研究的技术路线见图1.3。图1.3论文选题技术路线
【参考文献】：
期刊论文
[1]钴铬钼合金应力中断式支架的临床应用研究[J]. 毛莹莹,姚贵良. 中国美容医学. 2017(10)
[2]退火处理对梯度多孔Ti-6Al-4V合金组织及力学性能的影响[J]. 赵朔,侯文韬,郝玉琳,刘玉敬,张来昌,李述军,杨锐. 稀有金属材料与工程. 2017(S1)
[3]生物医用金属材料的研究应用现状及发展趋势[J]. 张永涛,刘汉源,王昌,程军,石瑾,王岚,于振涛. 热加工工艺. 2017(04)
[4]生物材料[J]. 王秀梅. 新型工业化. 2015(12)
[5]多孔钽棒治疗早中期股骨头坏死的临床研究[J]. 向俊宜,黄若景,唐镇江. 当代医学. 2012(28)
[6]医用不锈钢研究新进展[J]. 杨柯,任玲,任伊宾. 中国医疗器械信息. 2012(07)
[7]用微弧氧化技术处理医用钛合金表面的研究[J]. 黄平,憨勇,徐可为. 稀有金属材料与工程. 2002(04)
本文编号：3417672
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