純鈦表面基于微弧氧化技術(shù)的仿生陶瓷膜的制備、表征及性能研究.pdf

1、硬骨替代產(chǎn)品的研發(fā)是組織工程領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，鈦?zhàn)鳛榫C合性能良好的醫(yī)用金屬材料，是硬骨替代材料開發(fā)的一個(gè)重要產(chǎn)品。然而，醫(yī)用鈦無生物活性，在體內(nèi)與組織形成的只是不牢固的機(jī)械嵌合。微弧氧化是一項(xiàng)可以在醫(yī)用鈦表面造孔、成膜的電化學(xué)技術(shù)，可增加其生物活性，使鈦表面與組織形成牢固的化學(xué)結(jié)合，因而在醫(yī)用鈦表面改性方面具有良好的應(yīng)用前景。
　　 本文在乙酸鈣-磷酸二氫鈣電解液體系中，分別采用微弧氧化-水熱處理和微弧氧化-煅燒處理的工藝，在

2、純鈦表面制備含有羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）仿生陶瓷膜。利用SEM、EDX、XRD、厚度測(cè)量儀、劃痕試驗(yàn)儀、恒電位測(cè)量儀、細(xì)胞接種等手段研究了膜層的形貌及元素組成、膜層物相組成、厚度、結(jié)合強(qiáng)度、耐蝕性和細(xì)胞相容性。比較了兩種工藝條件下制備的仿生膜層的綜合性能，并探討了羥基磷灰石的形成機(jī)理，取得了如下結(jié)果。
　　 在乙酸鈣-磷酸二氫鈣電解液體系中，純鈦表面經(jīng)過微弧氧化后形成了以TiO2為主的粗糙多孔的氧化物膜層

3、。使用含有氨水的介質(zhì)對(duì)該膜層進(jìn)行水熱處理后，膜層中出現(xiàn)了鱗狀、層片狀以及針棒狀的HA，膜層厚度增加，且變得更為致密，膜層中Ca/P為1.68。HA的形成機(jī)制是微弧氧化膜為HA的形核提供了活性位點(diǎn)，而高壓釜中的水熱環(huán)境為HA的形核、生長提供了有利的環(huán)境。
　　 在乙酸鈣-磷酸二氫鈣電解液體系中添加硝酸鑭后，微弧氧化膜層粗糙多孔，但出現(xiàn)了少量的細(xì)小裂紋。膜層主要由銳鈦礦和金紅石組成，并含有非晶相，經(jīng)煅燒處理后證實(shí)為羥基磷灰石和磷酸鈣

4、陶瓷。煅燒處理后膜層厚度增加，裂紋加深，膜層中的Ca/P大于天然HA的Ca/P。在電解液中添加La，通過引起電荷的不平衡而促使堿性的TiO2水凝膠層的形成，進(jìn)而促進(jìn)HA的形成。
　　 膜層結(jié)合力的測(cè)試結(jié)果表明：經(jīng)過水熱處理后，膜層結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)于水熱處理前膜層的結(jié)合強(qiáng)度；在含鑭電解液中得到的膜層結(jié)合強(qiáng)度優(yōu)于不含鑭電解液中得到的膜層，但煅燒處理使膜層的結(jié)合強(qiáng)度降低。膜層耐蝕性的試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過微弧氧化及后續(xù)處理所得的膜層表面耐蝕性均