碳-碳復合材料表面HA-PAM生物復合涂層的研究.pdf

1、碳/碳(C/C)復合材料是近年來新型結(jié)構(gòu)材料領(lǐng)域重點發(fā)展的一種材料，它綜合性能優(yōu)異，尤其是其力學性能和生物學性能的獨特之處使其在骨修復及骨替代材料領(lǐng)域具有深遠的發(fā)展及應(yīng)用前景。納米羥基磷灰石(HA)作為人體骨中的活性無機組成，在人體降解后能夠誘導骨組織生長，因此，它也是人工生物材料中必不可少的材料，但是HA的力學性能欠佳，脆性大，不容易制備各種形狀的骨替代產(chǎn)品。醫(yī)用水溶性聚丙烯酰胺(PAM)具有良好的生物穩(wěn)定性和生物相容性，往往以水溶膠

2、的形式被用于人體軟組織填充物中，而且其本身具有很好的粘性，可考慮用做生物粘合劑。因此，選用一定的方法在C/C復合材料表面制備HA/PAM復合涂層，將C/C復合材料的優(yōu)良力學性能與HA良好生物活性和PAM優(yōu)異的生物粘合性結(jié)合，有望制備出新一代理想的骨替代和修復材料。本實驗提出了一種制備內(nèi)外涂層的新工藝，分別采用簡單且易操作的超聲波震蕩和水熱電泳沉積法制備內(nèi)、外涂層。采用電導率儀、pH計以及Zata電位測試儀對懸浮液體系進行了測試與研究，分

3、析了懸浮液的穩(wěn)定性和導電機理，用透射電鏡(TEM)、X-射線衍射儀(XRD)、紅外吸收光譜儀(FTIR)、掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜儀(EDS)等分析測試手段對HA/PAM涂層的結(jié)構(gòu)組成及表面和斷面的微觀形貌等進行測試和表征，使用萬能材料試驗機測試涂層與基體的結(jié)合強度。
　　 研究結(jié)果表明：制備HA的異丙醇懸浮液時，碘的最佳加入量為8g/L，此時懸浮液的電導率和穩(wěn)定性都達到最佳；當超聲波震蕩時間為30min時，C/C復合材料

4、表面可以形成一層均勻的AM水膜；采用水熱電泳沉積法制備HA/PAM復合涂層，在沉積水熱溫度為80℃～140℃的范圍內(nèi)，均可以在經(jīng)AM預處理的C/C復合材料表面制備出HA/PAM復合涂層，隨著溫度的升高，HA涂層衍射峰先增強后基本消失，而PAM的衍射峰則先出現(xiàn)后消失再出現(xiàn)，涂層的致密性和均勻性先變好后變差，涂層與基體的結(jié)合強度亦先增強后減弱，在溫度為120℃時所制備涂層的致密性、均勻性以及涂層與基體的結(jié)合強度達到最佳;在沉積電壓為90V～

5、170V的范圍內(nèi)所制備的HA/PAM復合涂層，隨著沉積電壓的升高，涂層中HA的衍射峰呈現(xiàn)先增強后減小的趨勢，PAM的衍射峰逐漸消失，涂層的結(jié)合強度隨著電壓的升高先增強后減小，在沉積電壓為150V時，涂層的致密性和均勻性達到最佳，相應(yīng)的涂層與基體的結(jié)合強度達到最大值19.10MPa。隨著懸浮液濃度的增大和沉積時間的延長，復合涂層的致密性和均勻性逐漸變好，涂層中HA表現(xiàn)出沿(211)晶面生長的趨勢，同時，復合涂層的結(jié)合強度逐漸增大。最后，研