氮化碳涂层改性的可降解镁合金的耐腐蚀性能和生物相容性的研究

发布时间：2024-05-12 01:09

　　镁具有良好的机械性能、生物可降解性和生物相容性,其密度接近于人体自然骨的密度,弹性模量与人体自然骨弹性模量相匹配,因此镁被认为是一种良好的生物可降解金属植入材料。但是镁在体内容易被腐蚀,从而导致植入部位pH增加、机械过早失效等不良反应。为此,本论文以尿素为前驱体,通过一步气相沉积法,在镁合金表面形成一层致密的石墨相氮化碳薄膜,以期提高镁合金的耐腐蚀性能,并改善表面的生物学性能。通过X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)对镁合金表面薄膜化学成分进行了表征。通过扫描电镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)考察了镀膜前后镁合金表面形貌、薄膜厚度和表面粗糙度。通过电化学、pH值变化和析氢实验等表征方法考察了镁合金的耐腐蚀性能。通过溶血率、细胞实验和动物实验考察了镀膜镁合金的生物相容性。结果表明在镁合金表面已经成功制备了氮化碳薄膜,薄膜平整、致密、光滑,其表面粗糙度Ra为2.08 nm,电化学测试的动电位极化测试(PDP)的结果显示氮化碳涂层显著降低了镁的自腐蚀电流(i_corr),模拟体外浸泡实验表明氮化碳涂层改性后的镁合金在模拟体液中(PBS...

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 医用金属材料概述
    1.2 可降解医用镁合金
        1.2.1 可降解医用镁合金概述
        1.2.2 可降解镁合金在骨科材料中的研究进程
        1.2.3 可降解医用镁合金的优势
        1.2.4 医用镁合金在应用中存在的问题
    1.3 可降解医用镁合金的改良
        1.3.1 元素的掺杂
        1.3.2 镁合金的表面改性
    1.4 氮化碳
        1.4.1 不同结构的氮化碳
        1.4.2 氮化碳的制备
        1.4.3 氮化碳的生物相容性
    1.5 选题意义、研究目标和研究内容
        1.5.1 课题意义
        1.5.2 研究目标
        1.5.3 研究内容
        1.5.4 实验路线
第2章 石墨相氮化碳薄膜的制备及理化性能表征
    2.0 引言
    2.1 实验试剂与设备
    2.2 镁合金表面氮化碳涂层的制备
    2.3 涂层的材料学表征测试与耐腐蚀研究
        2.3.1 涂层结构及成分分析
        2.3.2 薄膜表面形貌及膜厚表征测试
        2.3.3 动电位极化测试
        2.3.4 涂层体外降解测试
    2.4 结果与讨论
        2.4.1 XRD、FTIR、XPS分析
        2.4.2 AFM、SEM分析
        2.4.3 镁合金表面氮化碳薄膜膜厚分析
        2.4.4 极化曲线分析
        2.4.5 析氢和pH值分析
        2.4.6 析氢实验后材料表面形貌和化学成分分析
        2.4.7 腐蚀机理分析
    2.5 本章小结
第3章 生物相容性分析
    3.1 实验材料与方法
    3.2 溶血率测试
        3.2.1 溶血率测试过程
        3.2.2 溶血率实验结果分析
    3.3 体外细胞实验
        3.3.1 细胞实验材料
        3.3.2 细胞实验过程
        3.3.3 细胞实验结果分析
    3.4 体内动物实验
        3.4.1 动物实验过程
        3.4.2 标本的获取及制备
        3.4.4 动物实验检测
        3.4.5 动物实验结果分析
    3.5 本章小结
总结
展望
致谢
参考文献
发表学术论文及申报专利情况



本文编号：3970632