医用镍钛形状记忆合金的表面氧化和改性研究

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1、摘要本文采用过渡金属离子Fc2+催化过氧化氢(11202)分解成具有高氧化电位的羟自由基(·OH)对医用镍钛形状记忆合金O岍面SMA)进行高级氧化表面改性处理，并和空气中高温热氧处理进行对比研究。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、x射线光电子能谱仪(xPS)等系统地研究了高级氧化对NinSMA表面组织结构的影响。研究表明，高级氧化处理后Ni面SMA表面原位生成了无Ni的币02凝胶膜，且进一步热水时效处理能提高币02凝胶膜的结晶度。该币02凝胶膜与NmSMA基体间界面成分呈梯度变化。无高温热氧化生成的富Ni中间层存在，有利于提高币02凝胶膜与N踊SMA基体的结合强度和改善

2、生物相容性：采用电化学腐蚀实验、电感耦合等离子体质谱仪OcP．MS)等研究高级氧化处理对N订ISMA植入材料在模拟体液(SBF)中的耐腐蚀性能和抑制Ni离子释放能力的影响。研究发现高级氧化处理能显著提高Ni币SMA在模拟体液环境下的耐腐蚀性能，与已报道的氧等离子注入技术相类似，同时减少了有毒Ni离子的析出，其改性效果比高温热氧化方法更显著。采用接触角测量、溶血实验、动态凝血实验和血小板黏附实验等研究了高级氧化处理对NiTiSMA血液相容性的影响，研究发现高级氧化后NiTiSMA表面的亲水性、溶血性能和抗凝血能力均得到改善，且黏附的血小板显著减少，变形和团聚得到抑制，血液相容性得到提高。采用

3、MTr细胞毒性实验研究了高级氧化和高温热氧化处理对NiTiSMA细胞相容性的影响，研究发现，高级氧化表面改性后NiTiSMA无细胞毒性，表面面02凝胶膜有效抑制了Nj的溶出，促进了L929成纤维细胞的增殖：高温热氧化处理后，NiTiSMA在细胞培养初期具有良好的生物相容性，但随培养时间的延长，L929成纤维细胞的增殖受到抑制。采用划痕实验研究了氧化层与NiTiSMA基体的结合强度，研究表明，与热氧化处理相比，高级氧化表面改性后NmSMA表面"ri02凝胶膜与合金基体有更好的结合强度。采用弯曲实验和形状回复实验评价了高级氧化原位生成的Ti02凝胶膜在镍钛基体相交或大塑性变形过程中的力学稳定性

4、及其对基体形状记忆性能的影响。研究发现高级氧化生成的Ti02凝胶膜对NiTiSMA的形状记忆特性没有影响，同时既可与全奥氏体态NiTiSMA一起承受大弹性弯曲变形，也可与全马氏态NiTiSMA一起承受大塑性变形，且能承受相变热冲击和相变导致的体积变化，具有很好的力学稳定性。研究表明高级氧化法是一种十分理想的医用NmSMA低温表面改性技术．关键词：NiTi形状记忆合金，表面改性，羟自由基(·oH)，高级氧化，热氧化，生物相容性东南大学硕士学位论文AbstractSurfacemodificationofbiomedicalNiTishapememowalloy(SMA)hasbeendeve

5、lopedbyAdvancedOxidation，inwhichH202wascatalyticallydecomposedbyferrousironsintohydroxylradicals(’0H)whichhaveahiglloxidationpotential(2．8v)，Furthermore，acomparativestudybetweentheeffectsofAdvancedOxidationandthoseofHigh-temperatureThermalOxidationinairwasconducted．TheeffectsofAdvancedOxidalionons

6、urfacemicrostructureofNiTiSMAweresystematicallyinvestigatedbymeansofscanningelectronicmicroscopy(SEM)，X-raydiffractometw(Ⅺm)andX·rayphotonelectronicspectroscopy(xPS)．ItwasfoundthatAdvancedOxidationcouldleadto／ns／tuformationoftitaniagelfilmwithNi·freezoneOnthesurfaceofNmSMA．Thesubsequentaginginboil

7、ingwatercouldimpmvethecrystallinityofthetitaniagelfilm。Moreover,agradedinterfacestructurewasobtainedbetweentitaniagellayerandNHIsubstratewithoutintermediateNi·richlayerthatwastypicalofHigh-temperatureThermalOxida