纯钛表面tio_2纳米管及纳米羟基磷灰石（nha）制备与性能研究

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1、学校代码10530学号201230101207分类号TG306密级公开硕士学位论文纯钛表面TiO2纳米管及纳米羟基磷灰石(nHA)制备与性能研究学位申请人彭晴指导教师林建国教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料科学与工程研究方向高性能金属材料加工与制备二零一五年五月二十日StudyofTiO2nanotubesandnanohydroxyapatite(nHA)preparationandpropertiesonthesurfaceofpuretitaniumCandidateQingPen

2、gSupervisorProfessorJianguoLinCollegeSchoolofMaterialsScienceandEngineeringProgramMaterialsScienceandEngineeringSpecializationHigh-performanceMetallicMaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay,2015湘潭大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈

3、交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所。除了文中特别加标注引用的內容外取得的研究成果，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期年少月Ｉ若日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湘潭大学可［＾将本学

4、位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。：作者签名曰期：年月曰．ＩＳ：导师签名日期：年月日摘要钛及钛合金具有较低的弹性模量，高的比强度，良好的耐腐蚀性能和生物相容性，作为生物移植材料有着广泛的应用前景。对于骨移植材料，要求材料具有良好的生物活性以促进骨组织快速结合。但钛及钛合金本身是生物惰性材料，因此，本论文以纯钛作为研究对象，采用阳极氧化法首先在钛表面制备出了TiO2纳米管阵列，研

5、究了阳极氧化工艺参数对TiO2纳米管阵列形貌的影响，并对TiO2纳米管阵列的亲水性和生物相容性进行了评估。在此基础上，采用电化学沉积法制备出了Ti/TiO2阵列/羟基磷灰石(HA)涂层，研究了该涂层的界面结合强度及其生物相容性。其主要结论如下：(1)以NH4F/丙三醇为电解液，采用阳极氧化法，在纯钛表面成功地原位生长出有序的TiO2纳米管阵列，并研究了工艺参数对TiO2纳米管阵列形貌的影响。研究结果表明：在氧化电压20V，氧化时间12h，氧化温度30℃条件下所生长出的TiO2纳米管阵列排列规则有

6、序，纳米管管径在40-140nm之间，管长大于4μm，在550℃退火后，TiO2纳米管为锐钛矿型。(2)对该TiO2纳米管阵列的亲水性和生物相容性进行了评估。结果表明：该TiO2纳米管阵列具有优异的亲水性能，体外细胞毒性实验表明TiO2纳米管阵列无明显毒性，具有良好的生物相容性，同时研究结果表明亲水性越好的TiO2纳米管阵列生物相容性更佳。(3)采用电化学沉积法，在TiO2纳米管阵列成功地沉积得到Ti/TiO2/nHA复合涂层，并研究了工艺参数对HA涂层形貌的影响。研究结果表明：在沉积电流2密度

7、3mA/cm，氧化时间30min，沉积温度50℃条件下所沉积的HA涂层表面平整，晶粒尺寸均匀，晶粒呈垂直排列，彼此之间存在一定的间隙，晶粒为纳米尺寸，在60-120nm之间。(4)对该涂层的结合强度和生物相容性进行了评估。结果表明：该涂层的结合强度为26.7±2MPa，显著地提高了基体与涂层之间的结合强度。体外细胞毒性实验表明，该涂层无明显毒性，生物相容性良好。关键词:TiO2纳米管阵列；Ti/TiO2/nHA复合涂层；结合强度；生物相容性IAbstractTitaniumanditsalloy

8、shaveabroadapplicationprospectastheimplantingmaterialsduetotheirlowelasticmodulus,highspecificstrength,goodcorrosionresistanceandbiocompatibility.Foraboneimplantingmaterials,itmusthaveagoodbioactivitytopromotetherapidcombinationwithbonetissues.Howeve