声电化学法制备碳碳复合材料磷酸钙生物活性涂层研究

《声电化学法制备碳碳复合材料磷酸钙生物活性涂层研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、声电化学法制备碳／碳复合材料磷酸钙生物活性涂层研究摘要碳／碳复合材料是国际新材料领域重点发展的一种新型材料，兼具功能和结构特性，综合性能优异，作为骨修复和骨替换材料，极具应用前景。但它为生物惰性，为了发挥它的力学性能，同时又使它能够引导或诱导骨组织形成，可在其表面制备生物活性涂层。本文在综述钛基金属和碳基复合材料表面生物活性改性研究进展的基础上，对CVI碳／碳复合材料表面制备生物活性磷酸钙涂层进行了研究，主要研究内容如下：借助超声波在溶液中产生的瞬时高温高压特性，提出了一种在碳／碳复合材料表面制备

2、仿生生物活性涂层的新方法，即首先通过声电化学改性，使碳／碳复合材料表面带上含钙离子的功能化基团，然后浸入过饱和溶液，钙磷晶体在功能化表面上发生异相成核生长，从而形成薄膜或涂层。通过该方法，在碳／碳复合材料表面制备了仿生OCP涂层，同时借助扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDAX)、拉曼光谱(Raman)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X光电子能谱(XPS)、pH值测试手段，探讨了该涂层的形成机理。在声电化学改性的基础上，结合电结晶工艺，发展了一种制备生物活性磷酸钙涂层的新工艺——声电

3、沉积法，该工艺不仅保持了电化学制备磷酸钙涂层工艺的非线性特点，而且与电结晶工艺相比，涂层的结合强度得到改善；对碳／碳复合材料而言，该工艺还具有自由化特性；借助拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)等分析手段，探讨了声电沉积钙磷涂层机理，发现声电沉积工艺是声电表面改性反应、声化学合成反应、电化学反应以及晶体生长等过程的有机组合，但本质上它仍是电激励钙磷晶体生长。通过对透钙磷石涂层的沉积规律进行分析，研究了声电沉积工艺中超声波的作用机理，实验发现声电沉积工艺中，超声波引入可导致界而附近扩散层内p

4、H降低以及磷酸钙涂层沉积所需临界电荷密度降低，同时发现声电沉积工艺中，电流密度与诱导期之间仍符合Sand关系式。采用扫描电镜(SEM)、X射线能诺(EDAX)、X射线衍射(xRD>、红外光谱(Fq7’IR)等分析手段，研究声电沉积jF艺电流密度对透钙磷石涂层组成、彤貌、结构及转变为羟基磷灰石涂层的规律，同时还系统地研究了电流密度、西北工业大学工学博士学位论文溶液浓度、初始pH值、温度对涂层形貌、组成、结构的影响规律，发现通过声电沉积法，可直接获得纳米类骨磷灰石涂层。对碳／碳复合材料表面声电沉积磷酸

5、钙生物活性陶瓷涂层过程进行了描述，提出了沉积过程的简化物理模型，根据该物理模型，给出了相应的动力学方程，并设计了验证实验，证实碳／碳复合材料表面声电沉积磷酸钙涂层过程受扩散所控制，同时还研究了羟基磷灰石涂层和透钙磷石涂层的沉积动力学，另外借助相变形核理论，合理地解释了钙磷沉积诱导期与温度之间的关系。对CVI碳／碳复合材料及声电沉积在其表面的HA涂层的体内体外骨组织响应行为进行了分析，结果表明，在体外HA涂层有利于成骨细胞粘附、增殖、分化：在体内，种植初期，HA涂层有利于缓解碳，碳复合材料表面碳颗粒

6、释放，促进碳／碳羟基磷灰石涂层复合植入体与骨形成骨性结合。关键词：碳／碳复合材料；生物活性；仿生；声电沉积；磷酸钙：涂层；动力学，骨组织响应ABSTRACTAbstractCarbon／carbon(C／C)compositeisanovelmaterialdevelopedinthenewmaterialfieldandhasgreatprospectinbonerepairfieldsduetoexcellentmechanicalproperties，especiallyelasticmod

7、ulusclosetothatofhumanbones．However,C／Ccompositeisbionert．andinordertoendowitwithosteoconductivityandosteoinductity,biomedicalmaterialswithbioactivitycouldbecoatedoilit．Inthispaper，onthebasisofthereviewsontworespect：titanium—basedbioactivemodification

8、andbonetissueresponsetocarbonmaterials，theresearchworkwasfocusedonnewpreparationtechnologies，mechanismandboneresponsebehaviorsinvitroandinvivoofcalciumphosphate(cp)coatingdepositedonchemicalvaporinfiltration(CVl)C／Ccomposite，andthemaincontents