Ti金屬表面納米管陣列的可控制備與優(yōu)化.pdf

1、鈦和鈦合金因具有優(yōu)良的生物相容性、生物惰性、高強度、彈性模量與骨模量接近等優(yōu)點,而成為生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域令人矚目的假體材料。鈦合金假體在人體內(nèi)與骨之間為機械性的連接,而不是強有力的化學(xué)鍵結(jié)合方式,為了進一步改善植入假體的生物相容性、抗磨損和腐蝕性能,有必要對鈦合金進行表面改性。在鈦和鈦合金表面原位生長TiO2納米管,可作為藥物負載部位和成骨細胞的生長點,通過改變實驗條件調(diào)控TiO2納米管的管徑、管長,以便實現(xiàn)對藥物的載/釋過程的更好控制。

2、r>　　在本文中,通過電化學(xué)陽極氧化法在純Ti表面制備TiO2納米管,分別在水基和有機電解液中,研究氧化電壓、時間對TiO2納米管形貌的影響。研究發(fā)現(xiàn)在0.5wt％HF電解液中,氧化電壓在10-25V之間,均可制備出TiO2納米管。隨著氧化電壓的增大,由于電場強度在水平和豎直方向上的分量不斷變大,納米管的管徑和管長都不斷增大。氧化時間會影響納米管的管長,隨著氧化時間從30min增加到120min,納米管的長度從187nm增大到279nm

3、。由于水基電解液中H+濃度高,溶液腐蝕性較強,使得納米管陣列不規(guī)則,存在較多的缺陷,并且納米管長度較小。采用含有0.09M NH4F的乙二醇/水(醇水比=9:1)制備出了結(jié)構(gòu)規(guī)則、長度更長的納米管陣列。
　　與在純Ti上制備的納米管陣列相比,利用Ti-35Nb-2Ta-3Zr合金得到的納米管陣列,表面粗糙度高,且納米管中含有Nb, Ta, Zr合金元素。以含有0.09M的NH4F的乙二醇/水作為電解液,得到的納米管陣列管徑尺寸均勻

4、。當(dāng)保持其他實驗條件不變時,將電解液更換為1M H3PO4和0.5wt% NaF,得到的納米管管徑大小各異,說明納米管管徑尺寸與電解液的成分有關(guān)。
　　此外,本文研究了Ti-35Nb-2Ta-3Zr合金變形度對納米管形貌、物相結(jié)構(gòu)的影響。隨著合金變形度的增大,其自腐蝕電位不斷正移,耐電化學(xué)腐蝕能力逐漸增強,納米管的管徑不斷變小。將納米管進行450℃í3h的熱處理,得到晶態(tài)的TiO2銳鈦礦相,由于點陣畸變能的存在,使得未變形的合金形