钛合金表面锶离子诱导的氧化石墨烯涂层的构筑及其摩擦学和生物学性能研究

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目的:通过在钛合金基底表面原位自组装构筑Ti-Sr-GO涂层,进一步提升钛合金的减摩抗磨性能与生物活性,为种植体涂层研究提供新思路。方法:1.对Ti6Al4V表面进行活化处理后,以SrCl2溶液和GO分散液为原料,采用离子诱导自组装技术构筑Ti-Sr-GO涂层。系统研究制备工艺对涂层形貌、理化特性的影响规律。2.在干燥环境和模拟体液(SBF)环境进行滑动摩擦和微动磨损实验,随后通过对基底磨痕和对偶小球磨斑的形貌与化学结构进行表征分析,系统研究了Ti-Sr-GO涂层在不同工况下的摩擦学性能与微观润滑机制。3.通过仿生矿化实验和MTT、Calcein-AM/PI双染等细胞学实验检测手段,系统研究Ti-Sr-GO涂层的生物活性。结果:1.成功制备了Ti-Sr-GO涂层,并通过改变溶液溶度等实验参数实现了对涂层纳米结构的调控。2.在滑动摩擦干磨时钛合金摩擦系数为0.7,较涂层摩擦系数0.2高出许多,且Ti组30 min便发生润滑失效,Ti-GO组也在53 min失效,而Ti-Sr-GO组长达2h未失效,且摩擦系数始终稳定在0.2左右。在模拟体液(SBF)环境下Ti-Sr-GO组同样表现出最优异的润滑性能。两种环境下微动磨损实验结果也是Ti-Sr-GO组磨损体积最小,磨痕最浅。3.仿生矿化实验结果Ti-Sr-GO组表面最早形成HA,且形成量最多。MTT、Calcein-AM/PI双染实验,及SEM结果图显示,两种涂层均有良好的生物相容性,Ti-Sr-GO组更能促进MC3T3-E1细胞增值分化。结论:成功制备了Ti-Sr-GO涂层,其既具有抗摩擦磨损性能又具有生物相容性,有作为耐磨种植体涂层的应用潜力。
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