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1、碩士研究生學(xué)位論文新疆大學(xué)論文題目(中文)：等離子噴涂生物壓電陶瓷復(fù)合涂層的制備與性能研究論文題目(外文)：Studyonthesynthesisandpropertiesofbiologicalpiezoelectricceramiccompositecoatingbyplasmaspraying研究生姓名：宋子豪學(xué)科、專業(yè)：材料科學(xué)與工程研究方向：材料加工工程導(dǎo)師姓名職稱：孫耀寧副教授論文答辯日期2015年5月29日學(xué)位授予日期2015年月日新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，組織替代和重建已經(jīng)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)，其關(guān)鍵性技術(shù)就是仿生材料的研發(fā)。Ti合金，羥基磷灰石(HA)，聚
2、乳酸(PLA)等是常用的生物材料。本文采取等離子噴涂工藝在Ti合金基體上噴涂制備生物壓電陶瓷復(fù)合涂層，將羥基磷灰石(HA)與鈦酸鋇(BaTiO3)壓電陶瓷復(fù)合制備生物活性材料，使其兼具生物活性與力電性能。Ti基體上等離子噴涂HA涂層已經(jīng)被廣泛研究，研究表明制備的涂層具有一定的生物性能和力學(xué)性能，但生物誘導(dǎo)活性并不高，在人體中也極容易剝落。為了進(jìn)一步提高涂層的性能，作者在前人的基礎(chǔ)上加入鈦酸鋇壓電陶瓷，希望涂層具有一定的壓電性能，利用骨生長(zhǎng)的力電效應(yīng)原理，來改善生物涂層的誘導(dǎo)活性，通過控制等離子噴涂工藝參數(shù)來提高涂層與基體的結(jié)合性能。為了確定試驗(yàn)最佳的工藝參數(shù)，采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)合理的噴涂HA
3、的工藝參數(shù)，選取噴涂距離、噴涂電壓、噴涂電流為變量因素，噴涂電壓在60-70V，噴涂電流500-700A，噴涂距離80-120mm，以附著強(qiáng)度為考察因素，最終確定合適的工藝參數(shù)為噴涂距離80mm，噴涂電壓65V，噴涂電流600A，此時(shí)羥基磷灰石與Ti合金的附著強(qiáng)度達(dá)到最大值為25N。80-120mm內(nèi)，隨著噴涂距離的增大，涂層的附著強(qiáng)度減小，60-70V內(nèi)，隨著噴涂電壓的增大，涂層的附著強(qiáng)度先增大后減小，500-700A內(nèi)，隨著噴涂電流的增大，涂層的附著強(qiáng)度先增大后減小。為了進(jìn)一步提高陶瓷涂層與金屬基體界面的潤(rùn)濕性，在羥基磷灰石中加入純鈦粉，采取以上得到的最佳工藝參數(shù)噴涂制備Ti/HA涂層
4、，最后再加入鈦酸鋇陶瓷粉末，采取同樣的工藝參數(shù)制備Ti/HA/BaTiO3涂層。通過SEM/EDS對(duì)涂層進(jìn)行形貌分析和成分分析，用劃痕儀測(cè)試涂層與基體的附著強(qiáng)度，用ImageJ圖像處理軟件測(cè)試涂層孔隙率，通過對(duì)純Ti、Ti/HA涂層、Ti/HA/BaTiO3涂層進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)，在37℃，0.25%CO2濃度下分別培養(yǎng)1d，4d，7d后，用CCK-8法測(cè)試細(xì)胞增值率，評(píng)價(jià)細(xì)胞毒性，然后用掃描電鏡觀察細(xì)胞的黏附狀態(tài)。涂層SEM形貌結(jié)果表明：在噴涂距離80mm，噴涂電壓I新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文65V，噴涂電流600A的噴涂工藝下，制備的三種涂層具有層疊狀的組織結(jié)構(gòu)，涂層熔化良好，有明顯的熔滴鋪展
5、形貌?？紫堵蕼y(cè)試結(jié)果表明：涂層具有一定的微孔結(jié)構(gòu)，孔隙率大約在2.6%-8.6%之間。通過劃痕試驗(yàn)測(cè)試附著強(qiáng)度表明：最優(yōu)工藝參數(shù)下制備的三種涂層具有較高的附著強(qiáng)度，HA涂層為25N，Ti/HA涂層為35N，Ti/HA/BaTiO3涂層為27N，涂層與基體在界面處發(fā)生剝落失效。細(xì)胞毒性測(cè)試結(jié)果表明：純Ti、Ti/HA涂層的細(xì)胞等級(jí)為1級(jí)，Ti/HA/BaTiO3的細(xì)胞毒性等級(jí)趨于0級(jí)，能夠作為生物材料使用。通過對(duì)細(xì)胞的SEM形貌觀察，細(xì)胞在涂層上面附著良好，有較多的細(xì)胞偽足伸出。通過細(xì)胞增值率的比較，Ti/HA/BaTiO3涂層的細(xì)胞增值率比其他兩種涂層的要高，這也說明了鈦酸鋇的加入對(duì)涂層的
6、生物活性有了一定提高。以上結(jié)果表明，通過等離子噴涂工藝能夠制備具有一定附著強(qiáng)度的Ti/HA/BaTiO3復(fù)合涂層，利用壓電陶瓷的力電效應(yīng)，能夠改善HA的生物誘導(dǎo)活性，為進(jìn)一步開發(fā)高性能的生物活性材料提供了參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：等離子噴涂，生物材料，壓電陶瓷，細(xì)胞相容性，附著強(qiáng)度II新疆大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWiththedevelopmentofmodernmedicine,tissuereplacementandreconstructionhasbecomethefocusofattention,itskeytechnologyisthedevelopmentofbiomimeti
7、cmaterials.Tialloy,hydroxyapatite(HA)andpolylactide(PLA),etcareusualbiomaterials.ThispaperdevelopedbiologicalpiezoelectricceramiccompositecoatingonTialloysubstratebyplasmaspraying.Compositecoatingwithhydroxyapati
