溶膠-凝膠法和陽極氧化法在鈦基體表面制備二氧化鈦生物活性薄膜.pdf

1、鈦金屬因其優(yōu)異的力學(xué)性能在臨床上已廣泛應(yīng)用。鈦表面往往覆蓋有一層二氧化鈦薄膜，在生理環(huán)境中，主要是二氧化鈦與組織發(fā)生反應(yīng)。另一方面，二氧化鈦具有良好的耐腐蝕性、良好的血液相容性和潛在的表面內(nèi)皮細(xì)胞化能力，這就意味著二氧化鈦具有應(yīng)用于與血液相接觸的生物醫(yī)用材料表面改性的潛力。本論文采用溶膠．凝膠法和陽極氧化法分別在多孔鈦和鈦箔表面制備TiO2生物薄膜，賦予鈦金屬生物活性。 利用粉末冶金法制備多孔鈦基體、隨后采用溶膠．凝膠法制備Ti

2、O2薄膜，并進(jìn)行不同溫度的熱處理。結(jié)果表明，所制備的TiO2涂層未破壞多孔鈦的孔隙結(jié)構(gòu)，且多孔鈦的內(nèi)、外孔壁上均附有TiO2膜。沉積態(tài)TiO2薄膜為無定形結(jié)構(gòu)；500℃熱處理，無定形TiO2向銳鈦礦型TiO2轉(zhuǎn)變；600℃熱處理，銳鈦礦型開始向金紅石型轉(zhuǎn)變；當(dāng)熱處理溫度達(dá)到800℃時(shí)，銳鈦礦全部轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石并且結(jié)晶率很高，部分基底Ti也被氧化成了金紅石型TiO2。800℃熱處理TiO2薄膜的耐腐蝕性最強(qiáng)；500℃和600℃熱處理TiO2

3、薄膜的耐腐蝕性與基底鈦的相當(dāng)。 利用電化學(xué)陽極氧化法在鈦片表面制備TiO2納米管膜。當(dāng)氧化電壓在10v～20v之間時(shí)，鈦片表面形成一層排列整齊、形貌均一的TiO2納米管狀陣列，且納米管的內(nèi)徑和管長尺寸隨氧化電壓的升高而增大；當(dāng)氧化電壓太低(≤5V)或太高(≥25V)時(shí)，鈦片表面沒有納米管生成。20v恒電壓下，延長氧化時(shí)間，納米管的平均管徑變化不大，管長略有增加。熱處理溫度對(duì)TiO2納米管陣列的晶型有顯著影響，沉積態(tài)TiO2納米管

4、陣列為無定形結(jié)構(gòu)，300℃熱處理時(shí)，無定形TiO2向銳鈦礦型TiO2轉(zhuǎn)變，500～700℃時(shí)銳鈦礦向金紅石轉(zhuǎn)變。當(dāng)溫度上升到700℃，銳鈦礦全部轉(zhuǎn)變?yōu)榻鸺t石。在500℃及以下溫度進(jìn)行熱處理，TiO2納米管陣列的形貌能穩(wěn)定存在；熱處理溫度達(dá)到或超過600℃時(shí)，TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。 陽極氧化法制備的TiO2納米管膜因比溶膠．凝膠法制備的TiO2薄膜要薄得多，導(dǎo)致前者生物活性和在0.9％生理鹽水中的耐腐蝕性均不如后者。

5、模擬體液(SBF)的浸泡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，溶膠．凝膠法制備的TiO2薄膜在600℃熱處理后，只需在SBF中浸泡10天表面就形成致密的磷灰石涂層。而陽極氧化法制備的TiO2納米管陣列在SBF中浸泡30天也未能誘導(dǎo)生成磷灰石。 預(yù)鈣化處理能有效提高TiO2納米管陣列的生物活性。未經(jīng)預(yù)鈣化處理的TiO2納米管樣品在過飽和磷酸鈣溶液(SCP)中浸泡14天，未能誘導(dǎo)磷灰石在其表面生成。而TiO2納米管膜樣品經(jīng)預(yù)鈣化處理后，在scP中只浸泡7天