碳/碳生物活性玻璃涂层复合材料的组织结构研究

通过包埋 -粉末涂刷高温烧结工艺 ,以碳化硅作为过渡层制备出 C/C生物活性玻璃涂层复合材料。采用 SEM、EDS、XRD考察了涂层的组织结构 ,结果表明所制涂层具有多孔结构 ,从基体到生物活性玻璃涂层 ,成分和结构呈连续变化 ,消除了生物玻璃与基体的性质差异 ,实现了在 C/C复合材料表面进行生物活性改性。

碳/碳复合材料表面声电沉积/碱热处理复合工艺制备羟基磷灰石生物活性涂层研究

通过碱热处理工艺对碳/碳复合材料表面阴极声电沉积的磷酸钙生物陶瓷涂层进行处理,使其转变为磷灰石涂层,采用SEM,EDAX,FTIR,XRD等研究了涂层组成、结构和形貌的变化,并采用拉伸测试评价了涂层与基体的结合力,用SEM观察了涂层的断口形貌。结果表明:用声电沉积技术获得的片状透钙磷石涂层经碱热处理后而得到磷灰石涂层,涂层与基体形成了化学键合,且结合紧密,涂层的形貌没有显著变化,但涂层的致密度有所增加;拉伸测试表明涂层与基体的结合强度最大可达4.2MPa以上,涂层的失效部位主要在涂层内部,其失效方式为涂层的内聚破坏和界面脱粘。

碳/碳复合材料基体上羟基磷灰石涂层的体外生物活性

通过分析碳/碳复合材料表面等离子喷涂羟基磷灰石(简称HA)涂层在模拟体液中浸泡后的钙离子浓度和pH值的变化,涂层表面沉积物的微观结构、相组成和钙、磷原子数比,研究了该涂层的体外生物活性。结果表明:随着浸泡时间的延长,浸泡液的钙离子浓度降低,pH值升高,涂层表面的CaO完全溶解,α-TCP和β-TCP轻微溶解;涂层表面的沉积物主要是晶相HA,涂层具有良好的体外生物活性。

碳纤维增强生物活性玻璃陶瓷复合材料

本文综述了目前国内外纤维增强的生物活性玻璃陶恣材料的发展状况，利用断裂力学的原理分析了纤维在复合材料中的作用，并从理化相容性方面论述了纤维增强的必备条件。

碳/碳复合材料表面声电沉积磷酸钙生物活性涂层过程建模

声电沉积是一种非线性涂层制备生物活性磷酸钙的新方法,然而目前关于该方法的机理还不清楚。文章采用声电沉积法在C/C表面制备了磷酸钙涂层,结合实验过程,给出了声电沉积磷酸钙涂层的物理模型,并给出了沉积过程中受扩散过程控制的动力学方程,设计了相应的实验,证实阴极声电沉积生物活性钙磷速率主要由溶液中的离子向阴极表面扩散所控制。

碳/碳复合材料表面羟基磷灰石生物涂层的研究进展

综述了C/C复合材料表面HAp涂层的制备工艺研究进展,指出涂层与基体的结合是目前该材料存在的主要问题。在总结前人解决问题的基础上,提出了采用水热电沉积解决此问题的新方案。最后,展望了C/C复合材料表面HAp生物涂层的研究重点和发展趋势。

碳/碳复合材料表面纳米HAp/壳聚糖生物复合涂层的制备

以声化学法合成的纳米羟基磷灰石(HAp)为起始原料,以异丙醇作为分散介质,采用水热电泳沉积法在经壳聚糖(CS)溶液改性后的碳/碳复合材料(C/C)表面沉积纳米HAp/CS生物复合涂层。重点研究了水热条件下沉积电压对复合涂层的晶相组成、形貌和结构的影响规律。采用X-射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱分析仪(FTIR)和场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对所制备的涂层进行表征。结果表明:随着沉积电压的升高,涂层更加致密和均匀;同时水热环境有利于纳米HAp晶粒的生长,制备出的HAp/CS复合涂层不需要后续热处理。

碳/碳复合材料表面掺镁羟基磷灰石生物涂层的体外性能

背景:前期研究利用电磁感应沉积法在碳/碳复合材料表面成功制备了含镁的羟基磷灰石涂层,分析了不同感应沉积时间对含镁羟基磷灰石涂层形貌的影响。目的:进一步探讨碳/碳复合材料表面掺镁羟基磷灰石涂层的体外性能。方法:在碳/碳复合材料表面分别制备羟基磷灰石涂层(对照组)与掺镁羟基磷灰石涂层(实验组)。①体外溶解性:将含两种涂层的碳/碳复合材料分别浸泡于DMEM低糖培养基中,检测浸泡前后的涂层表面形貌、离子浓度及涂层结合力;②细胞相容性:将含两种涂层的碳/碳复合材料分别与小鼠骨髓间充质干细胞共培养6 d,扫描电镜观察细胞增殖。结果与结论:①浸泡1 d后,两组涂层表面已有沉积物形成,实验组涂层表面沉积物多于对照组;浸泡6 d后,实验组涂层表面被沉积物完全覆盖,对照组涂层表面沉积物还有部分空隙存在。浸泡6 d后,两种涂层表面沉积物含有钙和磷元素,且实验组涂层表面新生涂层的镁离子含量明显高于对照组;②浸泡6 d后,对照组涂层表面的钙、磷、镁离子浓度逐渐降低;实验组涂层表面的钙、磷离子浓度逐渐降低,镁离子浓度逐渐升高,且实验组涂层表面镁离子浓度高于对照组(P<0.05);③实验组浸泡前及浸泡6 d后的涂层结合力均高于对照组(P<0.05);④实验组表面骨髓间充质干细胞的增殖能力强于对照组;⑤结果表明,掺镁羟基磷灰石涂层具有较好的结合力与细胞相容性。

医用CVIC/C复合材料表面仿生沉积生物活性钙磷涂层

为了在医用化学气相渗透工艺 ( CVI) C/C复合材料表面制备生物活性钙磷涂层 ,用阴极声电化学工艺处理 CVIC/C复合材料 ,再将试样浸泡于过饱和钙磷溶液中 ,使其诱导钙磷晶体生长 .XPS研究表明 ,经声电工艺处理后 ,CVI C/C复合材料表面发生了改性 ;SEM,XRD和 FTIR研究表明 ,在过饱和钙磷溶液中 ,未经声电化学处理的 CVI C/C复合材料不具有诱导钙磷晶体生长的功能 ,而改性的 CVI C/C表面能够诱导钙磷晶体生长 ,形成片状五水磷酸八钙 ( OCP)涂层 .同时讨论了

超声电沉积碳/碳复合材料磷灰石涂层的工艺优化

通过声电沉积在碳/碳复合材料表面制备钙磷生物活性涂层,采用SEM(带EDAX)或FE-SEM,XRD,FTIR研究电解质浓度和初始pH值对钙磷生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响,并采用拉伸测试评价涂层与基体的结合力。结果表明:随着电解质浓度的降低,其组成由羟基磷灰石与磷酸三钙组成的混合涂层转变为含碳酸根的羟基磷灰石涂层,n(Ca)/n(P)和碳酸根的含量逐渐增加,片状晶体颗粒减小。随着初始电解液pH值的升高,涂层致密,均为片状含碳酸根的羟基磷灰石,n(Ca)/n(P)呈增加的趋势,片状晶体的厚度在30-40nm之间。涂层拉伸实验表明:小电解质浓度时,其涂层与基体的结合强度(5.62MPa)大于高电解质浓度时涂层与基体的结合强度(3.85MPa)。

氧化锆@生物活性玻璃/碳纳米纤维复合膜的制备及其性能

将静电纺丝技术与热处理工艺相结合,制备了柔性氧化锆@生物活性玻璃/碳纳米纤维(ZrO2@BG/CNFs)复合膜,并对复合膜的结构和性能进行了系统表征。结果表明:随着碳化保温时间的延长,ZrO2@BG/CNFs复合膜表面的BG粒子先增大后变小,BG主要以β-CaSiO3和Ca3(Si3O9)的形式存在,ZrO2纳米粒子的主要结晶相为四方晶相(T-ZrO2);通过添加ZrO2纳米粒子,ZrO2@BG/CNFs复合膜表现出柔性可弯曲性能。通过体外培养小鼠前成骨细胞(MC3T3-E1)实验,发现ZrO2@BG/CNFs复合膜上细胞生长、增殖良好。文章制备得到了既有良好的生物相容性又有一定柔韧性和可塑性的ZrO2@BG/CNFs复合膜,解决了CNFs的脆性问题,进一步拓展了以BG/CNFs为基础的纳米纤维复合材料在骨组织工程领域中的应用。

人体承重骨替换用碳/碳复合材料的研究现状

碳 /碳复合材料与人体硬组织有优异的生物相容性 ,其弹性模量与人体骨接近 ,在人体承重骨替换领域具有广阔的应用前景。本文综述了碳 /碳复合材料在该领域的研究进展和应用现状 ,总结了碳 /碳复合材料表面生物活性涂层的制备方法 ,并对目前研究中存在的问题和发展前景进行了分析和展望 ,认为在碳 /碳复合材料表面制备生物活性涂层具有很大的应用价值。

碳/碳复合材料抗氧化方法及发展趋势

综述了碳 /碳复合材料氧化行为及抗氧化方法 ,对各种涂层系统进行了详细评述。提出了长期抗氧化多层涂层系统的研究方向。

碳/碳复合材料表面软复合磷酸钙层

为改进碳 /碳复合材料的生物活性 ,发展了表面软复合磷酸钙层的制备工艺。首先在碳 /碳复合材料表面通过离子束辅助沉积技术形成的钛镀层 ,然后经浓碱液处理后呈多孔网状 ,该网状结构可在模拟体液 (SBF)中诱导沉积出生理磷灰石层 ,从而在碳 /碳复合材料表面形成软复合磷酸钙层。所获得的软复合磷酸钙层厚度约为 8μm ,结晶结构为羟基磷灰石 ,但其Ca ,P摩尔比n(Ca) /n(P)低于 1.67。

热处理对碳/碳复合材料上碱液处理氧化钛镀层诱导沉积磷灰石和结合强度的影响

碳/碳复合材料具有良好的力学性能和生物相容性,但没有生物活性。采用离子束增强沉积技术在碳/碳复合材料上制备了氧化钛膜层,并进行了碱液处理、真空热处理、模拟体液浸泡和划痕试验。研究发现氧化钛膜层经过碱液处理形成的多孔网状钛酸钠凝胶层,可在模拟体液中诱导沉积出生物活性磷灰石层。钛酸钠凝胶层经过热处理变得致密,诱导沉积磷灰石层的速度有所下降。划痕试验表明碱液处理氧化钛镀层的结合强度在热处理后略有提高,但膜层的结合性能受到碳/碳复合材料较软的限制。

C_f/SiC复合材料Ti_xO_y-TiC_x-Ti_5Si_3/微晶玻璃抗氧化涂层

提出一种用于碳纤维增强碳化硅复合材料(Cf/SiC)的成本低、工艺简单的复合抗氧化涂层:采用熔盐渗金属法在Cf/SiC表面制备钛金属化层,在其上通过涂覆烧结法获得MgO-Al2O3-SiO2(MAS)微晶玻璃层。通过立体显微镜、扫描电镜、能谱分析和X射线衍射等测试手段对复合涂层的形貌、成分和相组成进行分析,采用静态氧化法测试其在1000℃的抗氧化能力。结果表明,复合涂层结构相对致密,主要成分为:TixOy-TiCx-Ti5Si3/微晶玻璃;涂层具有过渡、封孔、阻碳、自愈合、阻氧、抗挥发的功能;带有复合涂层的Cf/SiC在1000℃保温12h,热冲击12次后,涂层保持致密无裂纹,单位面积失重为0.0039g/cm2,强度保留率为99.3%,有效提高Cf/SiC的抗氧化能力。

生物炭基复合材料对酸性污染土壤汞钝化的初探

【目的】探究不同生物炭与聚丙烯酰胺(PAM)复合对汞污染土壤的钝化修复效果。【方法】以贵州万山汞矿区中度汞污染酸性土壤为研究对象,将玉米秸秆生物炭、牛粪生物炭、药渣生物炭分别与聚丙烯酰胺按7∶3质量比混合处理,得到了玉米秸秆生物炭基复合材料、牛粪生物炭基复合材料、药渣生物炭基复合材料,通过土培盆栽试验,以不施用生物炭基复合材料为对照(CK),研究了3个施用比例(1%,3%,5%)生物炭基复合材料对土壤有机碳含量、pH、汞形态、有效态汞含量和小白菜各部位汞含量及土壤酶活性的影响。【结果】与单一生物炭相比,生物炭基复合材料比表面积和孔径明显增加。施用生物炭基复合材料可有效提高土壤有机碳含量和pH值,且以施用比例为5%药渣生物炭基复合材料处理最佳,此时土壤有机碳含量和pH分别较对照提高426.36%和20.95%。不同种类生物炭基复合材料及其施用比例处理土壤中不同形态汞的比例存在差异,3种生物炭基复合材料处理的水溶态汞、可交换态汞所占比例分别较对照降低60.35%~87.03%,40.54%~75.58%,强有机结合态汞和残渣态汞分别较对照增加41.99%~125.96%,25.77%~34.18%,其中药渣生物炭基复合材料处理更有利于促进土壤水溶态汞、可交换态汞向残渣态和强有机结合态汞转化。与对照相比,不同种类生物炭基复合材料处理土壤有效态汞含量均显著降低了41.33%~74.67%,且土壤有效态汞含量随着生物炭基复合材料施用比例的增加而下降;施用生物炭基复合材料显著降低了小白菜地下根部及茎叶部的汞含量,且当施用比例为5%时,药渣生物炭基复合材料处理小白菜根部汞含量和茎叶汞含量分别较其他2种生物炭基复合材料下降幅度大。相关性分析结果表明,小白菜根部及茎叶部汞含量与土壤有效态汞含量均呈极显著正相关关系,而与土壤pH、有机碳含量呈显著或极显著负相关关系。与对照相比,施用生物炭基复合材料均可显著提高土壤酶活性,且随着施用比例的增加,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈现先增后减的趋势,而土壤脲酶活性则表现为逐渐增加的趋势。【结论】生物炭基复合材料对中度汞污染酸性土壤具有明显的钝化修复效果,其中以施用比例为5%的药渣生物炭基复合材料的修复效果较优。

英开发椰枣纤维/聚己内酯生物复合材料,抗拉强度得到进一步提升

英国杂志刊文报道,由英国朴茨茅斯大学领导的研究团队开发出一种新的生物复合材料,利用椰枣纤维生产一些非结构部件,例如汽车保险杠和门内衬板。该团队成员还包括来自英国剑桥大学、法国南布列塔尼大学和法国农业科学研究所INRA。这种生物复合材料是以椰枣纤维和聚己内酯(PCL)为原料复合而成,可降解、可回收、可再生,是一种与玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料完全不同的生物复合材料。

一种制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法

提出了一种在导电材料表面制备仿生生物活性钙磷涂层的新方法,即首先经阴极声电化学处理材料使表面带上含钙离子的功能化基团,然后浸入过饱和溶液,钙磷晶体在功能化表面上发生异相成核生长,从而形成薄膜或涂层。根据该方法,成功地在碳/碳复合材料表面制备了仿生五水磷酸八钙涂层,实现了生物惰性碳/碳复合材料表面生物活化改性。

电流密度对声电沉积生物活性透钙磷石涂层结构和形貌的影响

通过声电沉积工艺在碳/碳复合材料表面制备了生物活性透钙磷石涂层,采用SEM、FTIR、XRD研究了超声场中电流密度对涂层组成结构和形貌的影响。发现在一定工艺条件下,随电流密度增加,涂层的平均晶粒尺寸减小,致密度增加;当电流密度小于10mA/cm2时涂层形貌为片状,10mA/cm2～26mA/cm2时为粒状,32mA/cm2时为花菜心状。且涂层中透钙磷石晶体的择优取向也发生变化,择优晶面依次为(021)、(111)、(220)。同时还讨论了涂层微观结构变化机理。