喷砂联合飞秒激光蚀刻对纯钛表面理化性能的影响

目的:纯钛表面喷砂处理后,利用飞秒激光蚀刻形成表面周期性微结构,初步评价其表面理化性能。方法:12个直径10 mm、厚4 mm的纯钛圆片样本,根据表面处理方式,随机分为喷砂组(S组)、喷砂酸蚀组(SA组)、喷砂飞秒激光蚀刻组(SL组)。采用扫描电镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、激光共聚焦显微镜(CLSM)、高温润湿角测量仪,分析3种钛表面的表面形貌、化学成分、粗糙度及润湿性。采用SPSS19.0软件包对数据进行统计学分析。结果:SEM及CLSM观察显示,飞秒激光在喷砂钛表面蚀刻出均匀整齐的周期性微米级结构,SL组钛表面呈二级粗糙度复合结构。EDS分析显示,SL组钛表面Al元素减少(SL组4.37%<S组5.18%<SA组7.27%),O/Ti比值增加(SL组1.74>SA组0.32>S组0)。表面粗糙度测量显示,SL组钛表面粗糙度显著增大[SL组(7.33±0.38)μm>SA组(1.08±0.12)μm>S组(1.05±0.14)μm](P<0.001);表面静态接触角测量显示,SL组钛表面静态接触角显著减小[SL组(34.4±2.5)°<SA组(65.0±2.9)°<S组(83.7±2.6°)](P<0.001)。结论:喷砂联合飞秒激光蚀刻纯钛表面具有优良的理化性能,是一种具有潜力的钛种植体表面改性技术。