纯钛表面纳米化及其生物活性的研究(3)

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3.4.2 碱处理对表面纳米化钛的润湿性的影响 24

3.5 高能喷丸钛经过预处理后的表面形貌 25

3.5.1 过氧化氢处理 25

3.5.2 碱热处理 27

3.6 钛在模拟体液(SBF)中培养后的表面分析 29

3.6.1 表面形貌分析 29

3.6.2高能喷丸钛表面上的沉积物的Ca/P 比值 29

3.6.3 高能喷丸钛培养后表面上沉积物层的能谱图分析 30

3.6.4 高能喷丸对HA沉积速度和HA涂层质量的影响 31

结论 33

致谢 34

参考文献 35

1 引言

1.1 概述

近年来，生物医用材料及制晶种类越来越多，应用也越来越广泛，已成为材料科学的重要分支。生物医用材料是指具有特殊性能，特种功能，用于人工器官，外科修复，理疗康复，诊断，治疗疾患，而对生物体组织不会产生不良影响的材料。它是具有高技术含量和高经济价值的新型载体材料，是材料科学技术中一个正在发展的新领域。生物医用材料按材料属性可分为[1]：合成高分子材料，天然高分子材料，金属与合金材料，无机材料，复合材料等。医用生物钛材料由于具有优良的综合性能，相容性较好，对体液没有太大有害反应，而且钛的弹性模量与骨的弹性模量比较接近，在骨折愈合治疗中发生的应力遮挡效应小，从而钛材料在医用植入体领域获得广泛应用。目前，对医用钛材料的要求越来越高，为了改善钛材料的力学性能，生物性能，科学家在不断研究开发出更多新型医用钛材料，也对现有医用钛材料进行各处理手段来获得更好的性能。利用高能喷丸处理对医用纯钛进行表面纳米化是其中最有效的方法之一，也是目前研究的重要方向。

1.2 医用钛的性能

1.2.1 力学性能

1791年英国化学格雷戈尔研究钛铁矿和金红石时发现了钛金属。钛在地虎中的丰富占第七位，0.42%，金属占第四位(铝，铁，镁，钛)。纯钛具有优良的力学性能。常温下钛为秘排六方结构，金属钛的密度为4.51g/cm3 ，高于铝而低于钢，铜，镍。钛有耐腐蚀性能，这是由于钛是一种非常活泼的金属，它与氧有很大的亲和力，在空气中或含氧的介质中，钛表面生成一层致密的，附着力强，惰性大的氧化膜，保护了钛基体被腐蚀。钛的弹性模量在常温为106.4 GPa。钛的强度较低，塑性好，易切削加工，可是耐磨损能力较差。

1.2.2 生物性

当钛种植体进入生物环境条件下，会跟生物物质发生反应。而反应都优先发生在种植体与生物环境的界面处。所以钛种植体表面在钛种植体的生物性能评定起着极大重要作用。影响钛材料生物学性能的因素主要包括：表面自由能，荷电荷，表面离子和官能团的吸附，腐蚀电位，表面水结构，酸碱性，氢键及其含量，表面形貌以及氧化层特性等[2]。

(1) 钛的弹性模量与自然骨的弹性模量接近

弹性模量是生物医用金属材料尤其是骨替代材料中最重要的物理性质之一。如果金属的弹性模量相对骨骼过高，会产生应力遮挡效应，和造成界面松动，影响植入器件的功能；弹性模量过低，则在应力作用下造成大的变形，起不到固定和支撑作用。由于钛的弹性模量比较低(104.6GPa)，与骨的弹性模量比较接近医疗时有效减小了应力遮挡的不良作用。