ZnO纳米颗粒掺杂对镍钛合金表面微弧氧化膜层形貌及性能的影响

针对镍钛合金在体内复杂生理环境的作用下受到腐蚀而释放大量镍离子的问题,向以NaAlO_(2)、C_(10)H_(14)N_(2)Na_(2)O_(8)、Na_(2)HPO_(4)·12H_(2)O为主要成分的电解液中添加ZnO纳米颗粒,通过微弧氧化技术在镍钛合金表面制备耐腐蚀陶瓷氧化膜层。采用帕累托法则和正态分布曲线分析ZnO纳米颗粒对氧化膜层孔隙率和孔隙尺寸的作用,通过SEM、EDS、电化学工作站以及水滴接触角来研究颗粒掺杂对氧化膜层微观形貌、化学组分、耐腐蚀性及润湿性能的影响。结果表明:颗粒掺杂后的氧化膜层更加平整致密,孔隙率下降65.3%,孔径平均值从0.518μm降至0.321μm;随着ZnO纳米颗粒的加入,复合膜层的O、Al、Zn含量增加,Ni含量下降,阻抗模值上升,动电位极化曲线明显地向右上方偏移,自腐蚀电位上升32.4%,而电流密度下降一个数量级。

医用镍钛合金表面改性研究进展

医用镍钛合金具有独特的形状记忆效应、超弹性、优良的力学性能以及生物相容性,被广泛用作外科植入材料。然而,过量镍离子析出可能导致过敏、炎症等不良反应;且医用镍钛合金属于生物惰性材料,对人体组织微环境缺乏响应性,需进行表面改性增强其耐腐蚀性,并赋予其特定的生物学功能。本文将常用的表面改性方法分为物理改性、化学改性和复合改性三大类;总结分析各方法的特点、优势和局限;介绍采用各方法对医用镍钛合金表面改性的相关研究进展;指出现阶段表面改性面临的问题;并展望了医用镍钛合金表面改性未来的发展方向。

医用镍钛合金性能特征及其表面改性技术研究进展

镍钛合金基于特有的超弹性、形状记忆性以及良好的物理机械性与生物相容性,广泛应用于介入医疗领域。同时,由于人体生理环境复杂,镍钛合金不可避免地存在镍离子释放和细菌黏附等问题,通过表面改性技术提升镍钛合金耐蚀性及生物相容性成为了镍钛合金的研究热点。简要介绍了镍钛合金的性能特征以及电火花表面改性、激光诱导、阳极氧化、自组装合成及化学改性等表面处理方法的最新研究进展。总结出微纳结构、元素类型等对镍钛合金表面润湿性、耐蚀性以及生物相容性的影响规律。指出采用多种表面改性技术复合的方法提升植入体性能是未来镍钛合金表面改性的主要方向。

复合固体润滑剂与仿生织构对高镍钛合金影响的研究综述

高镍钛基合金(TiNi)具有低密度、高强度、耐腐蚀及耐高温等优点,广泛应用于航天、航空与机械工程等领域。但由于TiNi存在摩擦系数偏大、耐磨性能较差等缺点,因而改善TiNi摩擦学性能、延长TiNi零部件的使用寿命迫在眉睫。综述了以TiNi为研究对象探索固体润滑剂和仿生表面织构对TiNi摩擦学性能影响的研究成果,分析了摩擦表面形成润滑膜的过程和磨损机理。由于表面织构储存大量的固体润滑剂,降低了对摩球与基体表面的接触面积,有利于提升基体的减摩抗磨性能。在循环应力和摩擦热的共同作用下,固体润滑剂的塑性性能提升并挤出仿生织构,随着対磨球向摩擦表面迁移并进行铺展,促进了润滑膜的形成,有助于减摩抗磨性能的提升。

复杂载荷环境变厚度功能梯度组合梁镍钛合金钢丝绳非线性减振分析

本文对弹性边界和热环境下带有镍钛合金钢丝绳(NiTi-ST)的变厚度功能梯度材料组合梁(FGMs)的力学性能和非线性振动控制进行了研究。根据Euler-Bernoulli假设,建立了带有镍钛合金钢丝绳的变厚度功能梯度材料组合梁的能量表达式。基于瑞利–里茨法,求解了弹性边界和热环境下的变厚度功能梯度材料组合梁的固有频率和模态函数。通过有限元法(FEM)和理论结果的比较,验证了理论方法的正确性和收敛性,讨论了梁的厚度参数和环境的温度对系统固有特性的影响。此外,利用拉格朗日方程,推导了系统的动力学方程。应用谐波平衡法求得系统的幅频响应曲线,研究了镍钛合金钢丝绳的非线性减振性能。

镍钛合金表面微纳结构构建及其疏水性能研究

基于相对自由能和润湿方程,从平行沟槽方向和垂直沟槽方向探究镍钛合金表面单向沟槽阵列结构的润湿机制,建立Wenzel态和Cassie-Baxter态下的液滴接触角模型,分析不同尺寸参数下的接触角理论值。通过微铣削加工技术对镍钛合金表面进行改性处理,加工出所需的微结构,并采用VHX-5000超景深三维显微镜和JC2000D1型接触角测量仪测量分析其表面形貌、尺寸参数以及实际接触角。结果表明:微铣削制备的镍钛合金表面阵列结构尺寸精度较好,结构边界完整,满足设计要求;平行方向的实际接触角随着柱宽的增大而减小,最大静态接触角为145.4°,与平行方向的Cassie-Baxter态接触角趋势相符;垂直方向的Cassie-Baxter态理论接触角在数值上等于镍钛合金表面的本征接触角;同时垂直方向的实际接触角与Wenzel态接触角趋势不符,误差在42.1°内。

镍钛合金“变身”为超坚固弹性材料

日本国立材料科学研究所研究人员开发出一种新工艺,让镍钛合金“变身”为一种超坚固弹性材料。这种材料的坚固程度与钢相当,延展性却是钢的20倍,有望用于制造可变形机翼。相关论文发表于新一期《自然》杂志。想象一下,一架飞机在空中遨游,机翼能随着飞行速度的变化调整长度,以便更充分地利用空气动力。为实现这一梦想,工程师们一直在寻找一种既柔韧又坚硬,且能耐受飞行中各种严苛环境的材料。

镍钛合金抓握式接骨板内固定术治疗创伤性多发肋骨骨折的临床观察

目的观察镍钛合金抓握式接骨板内固定术治疗创伤性多发肋骨骨折的临床效果。方法选取2020年6月至2023年6月医院收治的64例创伤性多发肋骨骨折患者为研究对象,按随机数字表法分为对照组和观察组,各32例。对照组行外固定术治疗,观察组行镍钛合金抓握式接骨板内固定术治疗。比较两组治疗效果、术后恢复情况、疼痛介质[5-羟色胺(5-HT)、P物质(SP)、前列腺素E2(PGE2)、神经肽Y(NPY)]水平、肺功能、血气分析及并发症发生情况。结果观察组治疗总有效率高于对照组,并发症发生率低于对照组(P<0.05);观察组术后疼痛评分低于对照组,下床活动、住院及骨折愈合时间均短于对照组(P<0.05);治疗后两组5-HT、SP、PGE2、NPY均有一定程度的升高,但观察组低于对照组(P<0.05);治疗后两组肺功能指标均明显改善,且观察组肺功能指标优于对照组(P<0.05);观察组治疗后动脉血二氧化碳分压低于对照组,血氧饱和度、动脉血氧分压高于对照组(P<0.05)。结论与外固定术相比,镍钛合金抓握式接骨板内固定术治疗创伤性多发肋骨骨折效果更加理想,术后患者疼痛轻,住院时间短,骨折愈合快,且肺功能改善显著,并发症发生率低。

镍钛合金支气管封堵器在支气管瘘封堵中的应用

目的 :评价镍钛合金支气管封堵器对支气管瘘实施封堵的疗效及安全性。方法 :选择 2例胆道支气管瘘的患者为研究对象 ,经支气管镜以及胆管造影确定瘘道部位和拟封堵的靶位支气管。局麻后在支气管镜引导下 ,将导引钢丝插入拟封堵的靶位支气管腔内 ;留置导丝撤出支气管镜 ;沿导丝将封堵器外鞘管送至拟封堵的靶位支气管 ,撤出导丝 ;通过外鞘管将携有封堵器的推送装置送至靶位支气管 ;在支气管镜以及 X线透视下释放封堵器 ,将靶位支气管完全封堵。术后 1周内每天观察咳嗽、咯痰等症状及体温变化 ,术后 1、7、30 d分别复查支气管镜及 X线胸片。术前及术后 3d预防性使用抗生素。结果 :镍钛合金支气管封堵器均一次置入成功。术后当天咯出胆汁样痰量明显减少 ,术后 7d咯胆汁样痰症状完全消失 ;术后 1、7、30 d X线胸片显示封堵器均位于靶位 ,且逐渐膨胀完全 ;支气管镜检查显示术后 1 d封堵区支气管黏膜轻度充血、水肿 ,术后 7d可见封堵器局部肉芽组织增生明显 ;术后 30 d时肉芽及上皮组织完全将封堵器覆盖。 2例患者围术期及术后随访至今 (分别为 1 0、1 4个月 ) ,均未发生封堵器移位、脱落以及与手术相关的感染。结论 :本组病例中所采用的镍钛合金支气管封堵器及其推送装置是一种置入方便。

生物陶瓷膜先天性心脏病封堵器与普通镍钛合金封堵器的比较:随机对照

背景:研究表明普通镍钛合金先天性心脏病封堵器镍钛合金表面钝化膜可被破坏,在复杂的机体内环境中其内部镍离子释放使血镍增高,导致封堵器的组织相容性恶化。目的:评价新型生物陶瓷膜先天性心脏病封堵器的安全性与有效性。方法:先天性心脏病患者110例,其中房间隔缺损46例,室间隔缺损32例,动脉导管未闭32例。按手术先后顺序进行区组随机分组,两组病例各占一半,实验组置入陶瓷膜封堵器CeraTM,对照组置入普通镍钛合金封堵器HeartRTM,术后24h,1,3,6,12个月随访观察并发症的发生及心功能改变,包括临床体格检查,经胸超声心动图,心电图以及胸片结果。结果与结论:对照组1例房间隔缺损置入后20h封堵器脱落,实验组1例房间隔缺损封堵失败,其余患者均成功置入封堵器。置入两种不同封堵器患者在血流动力学资料改善,术中导管操作数据,残余分流率,并发症发生率,减少心脏超容量负荷,改善肺血增多等方面差异无显著性意义(P>0.05)。说明生物陶瓷膜先心病封堵器临床疗效及安全性与普通镍钛合金封堵器无差异。

镍钛合金血管支架的有限元分析及疲劳测试

对镍钛合金血管支架的疲劳寿命要求、有限元分析及疲劳寿命测试等方面分别进行了简要阐述。

镍钛合金超弹性支架纵向柔顺性分析

利用Pro/E和Ansys软件建立了支架纵向柔顺性分析模型,对临床上广泛应用的3种镍钛合金支架的纵向柔顺性进行了分析和比较。最后还进一步系统地分析了支架设计中筋的尺寸变化对支架纵向柔顺性的影响。结果显示,增加支架筋的宽度和厚度都能够提高支架的纵向柔顺性,但是宽度的增加比厚度的增加对支架柔顺性的影响程度要大。

镍钛合金支架置入术联合放射治疗晚期食管癌临床研究

目的 :评价食管镍钛合金支架置入术联合放射治疗晚期食管癌的临床可行性和疗效。方法 :对 88例晚期食管癌并穿孔、瘘、狭窄病人分别行镍钛合金带膜支架置入术和支架联合放射治疗 ,比较单纯支架治疗和联合放射治疗病人的生存率和疗效 ;观察JMZ型镍钛合金支架对放射治疗射线分布的影响。结果 :① 6、9、12个月的生存率联合放射治疗组病人分别为 77.3 %、52 .3 %、3 1.8% ,单纯支架组分别为 79.5%、50 .0 %、13 .6% ,两组比较无统计学意义 (P >0 .0 5) ,但合并症联合放疗组高于单纯支架组 ;②食管癌伴狭窄病人 12、2 4个月生存率联合放疗组分别为 73 .6%、3 6.8% ,单纯支架组分别为 3 0 %、0 ,两组比较有显著差异性 (χ2 =18.9841,P =0 .0 0 0 1) ;③JMZ型镍钛合金支架对食管癌放射治疗剂量分布影响在± 2 %左右。结论 :晚期食管癌合并穿孔、瘘病人支架置入术联合放射治疗不能提高生存率 ,而且增加合并症 ;支架置入术联合放射治疗可应用于合并食管狭窄的病人 ,提高一、二年生存率 ,值得临床进一步研究 ;

形状记忆与超弹性镍钛合金的发展和应用

回顾了镍钛合金自1963年发现形状记忆效应至今40年的发展历程、应用领域和产业状况。镍钛合金具有优良的力学性能、腐蚀抗力、形状记忆效应、超弹性、阻尼特性和生物相容性等特点,其应用范围涉及航空、航天、机械、电子、化工、能源、建筑等工程领域、民用和医学领域。纵观全球记忆合金产业,国外主要高利润经济增长点正逐步从工业产品和民用产品转变到超弹性介入医学产品,从原材料→半成品→成品已经形成良好的产业链,正进入蓬勃发展时期。国内记忆合金产业刚刚兴起,理论研究和应用基础研究的基础不错,应加强企业之间的合作,避免恶性竞争,共同推进镍钛合金高技术产业的健康发展。

镍钛合金支气管封堵器的研制及其实验应用

目的 :评价自行研制的镍钛合金支气管封堵器的有效性和安全性。方法 :以镍钛合金丝为原料按预先的设计编织成圆柱状、蘑菇状、哑铃状和朝鲜鼓状 4种形状的封堵器 ,尾部装有用于连接推送杆的螺帽 ;取健康犬 2 4只 ,随机分为 4组 (n=6 ) ,全麻下行气管切开术 ,分别置入金属气管套管 ;经气管套管插入纤维支气管镜 ,在确定封堵靶位后将 4种形状的封堵器分别置入各组动物靶支气管腔内 ,每只犬置入 2枚同形状的封堵器。分别于术后第 1、3、5及 8周时 ,观察封堵器的位置、封堵器周围的支气管组织结构、远端肺组织、全身重要器官及封堵器本身的变化。 结果 :4 8只镍钛合金支气管封堵器均一次成功置入。在为期 8周的观察中 ,4 8只不同形状的封堵器有 1 4只 (2 9.2 % )先后发生移位或脱落 ,其中圆柱状 2只、蘑菇状 7只、哑铃状 5只 ,而朝鲜鼓状封堵器无一发生移位或脱落。封堵器置入后 1周 ,局部呈急性炎症反应 ;3周时 ,局部炎症反应减弱 ,支气管黏膜上皮开始增殖 ;5周时 ,增殖的支气管上皮完全将封堵器覆盖 ,远端肺组织明显萎陷 ;8周时 ,局部炎症反应消失 ,远端肺组织完全萎陷。期间未出现明显封堵远端的阻塞性炎症。8周观察期结束 ,对取出的封堵器进行观察 ,未见明显变形、腐蚀和断裂。 结论 :自制镍钛合金支气?

镍钛合金支架在预防和治疗全喉切除气管造口狭窄中的应用

【目的】探索一种预防和治疗全喉切除后气管造口狭窄的方法。【方法】在全喉切除气管造口成型或术后造口狭窄者再成型时安放环形网状气管造口支架。【结果】喉癌术时安放支架气管造口成型 (Ⅰ期 ) 5例 ;喉癌术后发生造口狭窄 ,再行气管造口成型 (Ⅱ期 ) 1例 ,全部治愈 ,造口呈椭圆形 ,满足呼吸需要。随访 6个月 ,造口形态稳定 ,无狭窄发生。【结论】环形网状气管造口支架对气管造口有明显支撑作用 ,可以预防或治疗全喉切除气管造口狭窄。

飞秒激光多脉冲烧蚀镍钛合金的数值模拟

为了研究飞秒激光多脉冲累积效应对镍钛合金材料的影响,通过考虑多脉冲之间的时间间隔改写激光光源项,利用改进的双温模型,采用有限差分法,对飞秒激光三脉冲烧蚀镍钛合金的温度场分布进行数值模拟,得到了电子和晶格温度随时间和烧蚀深度的演化规律.分析了多脉冲累积效应的内在机理;讨论了三脉冲条件下不同参量对电子和晶格温度的影响.结果表明:镍钛合金在飞秒激光三脉冲的作用下,电子有3个递增的峰值温度,相比单脉冲的作用,三脉冲使电子和晶格温度明显升高;多脉冲的时间间隔直接影响多脉冲的累积效应;脉冲宽度影响电子的峰值温度和达到峰值温度所用的时间;激光能量密度影响电子和晶格的温度;电声耦合常量对电子与晶格的耦合时间和电子晶格的平衡温度也有重要影响.

TiN/Ti纳米涂层修饰镍钛合金的体外腐蚀行为

背景:拥有超弹性、形状记忆效应及良好抗疲劳性能的镍钛合金成为封堵器支架核心部分的最佳选择,但镍钛合金含50%的镍元素,其生物相容性仍有争议。目的:通过体外浸泡实验和电化学实验测试用于治疗先天性心脏病的封堵器镍钛合金多弧离子镀改性前后的抗腐蚀性能。方法:利用多弧离子镀在镍钛合金表面形成具有纳米梯度的TiN/Ti多层薄膜,通过镍钛合金在PBS中静态浸泡1个月,检测镍离子浓度;采用开路电位-时间曲线和极化曲线观察镀膜前后镍钛合金抗腐蚀性能。结果与结论:在PBS静态浸泡中镍钛合金在1个月时释放量达到顶峰,而经过多弧离子镀改性后的镍钛合金没有镍离子的释放。开路电位-时间曲线和极化曲线表明改性后的镍钛合金的抗腐蚀性得到了很大提高。

镍钛合金支架在喉狭窄的临床应用探讨

【目的】探讨镍钛合金支架在喉狭窄喉成形中的临床应用。【方法】对喉外伤、非特异性炎症、喉手术后的7例喉狭窄病人,其中声门上1例、声门区1例、声门下4例、联合性狭窄1例,进行喉成形或瘢痕切除后,根据狭窄的部位、范围及喉腔的大小置入不同形状及大小的镍钛合金支架。【结果】术后立即解除呼吸困难,全部病例拔除气管套管,随访6-18个月,无喉狭窄发生,喉黏膜组织覆盖支架,无分泌物或干痂存留。【结论】喉的镍钛合金支架以其个体化的治疗适用于各种原因造成的、各种部位及分期的喉狭窄;其良好的支撑力,为重建喉的管腔解剖结构及为上皮组织的再生提供了环行支架,解除呼吸困难迅速并持久。

自制镍钛合金室间隔缺损封堵器的生物相容性研究

目的 :观察自制室间隔缺损封堵器植入动物体内后的组织学反应。方法 :选用杂种猪 6只 ,体质量 15～ 2 0 kg。应用硫喷妥钠静脉麻醉 ,开胸暴露心脏 ,在右心室近心尖处穿刺右心室壁、室间隔 ,通过 10 F鞘管将自制镍钛合金室间隔缺损封堵器置入室间隔处。观察 45～ 12 0 d。结果 :6只猪中 1只因术中出血死亡 ,另 1只猪术后 8h死亡 ;4只猪存活。术后 45 d和 6 0d各处死 1只猪 ,12 0 d处死 2只 ,大体标本显示封堵器表面覆盖一层新生内膜 ,光镜观察新生内膜表面为一单层扁平细胞所覆盖。在早期 ,封堵器植入处有炎症细胞浸润 ;后期炎症反应消失 ,为纤维组织所代替 ,表现为组织损伤后的修复过程。肺、肝脏、脾脏、肾脏、大小肠无血栓栓塞现象。 结论 :自制镍钛合金室间隔缺损封堵器有很好的生物相容性。