生物可降解纯镁表面光辅助植酸&TiO2复合涂层的构筑及研究

来源 :西南交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Miss_Han
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随着生物医药技术的不断进步,生物可降解材料的应用受到了人们广泛的关注。镁作为一种生物可降解金属材料,其力学性能与人体骨骼接近、优异的生物相容性并且植入人体后不需要二次手术的取出等方面优势,使其在生物可降解材料领域有着十分广阔的发展前景。但是,镁也有其局限性,其在植入后,会快速的发生腐蚀降解。过快的降解会导致植入材料的过早失效,氢气泡的产生等诸多问题,因此,采用适当的方法来降低镁的腐蚀速率成了迫切需要解决的问题。表面改性作为一种控制镁的腐蚀的方法成为了研究的重点。植酸(Phytic acid,PA)能够从大多数的植物的种子里面提取出来,是一种纯天然的无毒的有机物。植酸能够与Ti4+、Zn2+、Fe2+、Fe3+、Ca2+和Mg2+等发生螯合形成络合物,植酸还能够与镁基底形成转化膜,与镁基底形成强有力的化学键结合,因此植酸涂层在镁基底表面结合牢固,能够为镁基底提供良好的腐蚀保护。TiO2是生物相容性最好的无机材料之一。同时,TiO2可以明显提高生物可降解材料的抗腐蚀性能,但是TiO2涂层作为一种生物陶瓷涂层材料,本身具有较大脆性,使涂层与基底之间顺应性差。本研究通过光辅助沉积的方法在纯镁表面得到了有机无机杂化的PA&TiO2复合涂层。并研究了涂层的材料学性能、抗腐蚀性能和物理化学性能。通过对涂层材料学的研究可以发现:该涂层具有均匀致密的结构和良好的涂层质量。植酸分子的螯合作用协同紫外辐照的辅助沉积作用,共同促进了复合涂层沉积质量的提高。从结合力实验可以看出涂层与基底之间具有良好的结合力和机械顺应性。通过对腐蚀性能的研究发现:涂层具有良好的抗腐蚀性。暂态的电化学表明光辅助沉积得到的复合涂层样品具有最小的自然腐蚀电流密度icorr=0.36μA/cm2,约为纯镁的1/20,以及最大的Rct值,为108.1kΩ.cm2,是纯镁的50倍,说明暂态情况下该涂层的抗腐蚀性良好;长期浸泡实验(504h)可以发现该样品始终保持最慢的降解速度。不管是暂态的电化学还是长期的浸泡实验都证明了涂层良好的抗腐蚀性能。本研究发现涂层良好的抗腐蚀性能是基于光辅助沉积和植酸分子的螯合作用共同影响下得到的高质量的有机无机杂化涂层对基底的保护。通过对涂层的物理化学性能的研究可以发现:样品表面表现出亲水性且涂层的致密度良好,晶体中氧缺陷较少。
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