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与镁合金相比,锌合金具有良好的可加工性和适宜的降解性能,并且在降解过程中不会产生气体。而且,锌在骨组织的生长和矿化中起着重要的作用,被认为是一类新型的可降解生物植入材料。由于锌的电极电位介于镁、铁之间,锌具有更合适的降解速率,有望成为镁、铁可降解植入材料的替代品。本课题利用金属基复合材料的方法来改善纯锌的力学性能。本文以纯锌为基体,以多壁碳纳米管(MWCNTs)为增强材料,结合化学镀铜(Electroless copper coating),放电等离子烧结(Spark plasma sintering,SPS)以及热轧技术制备CNTs/Zn复合材料。研究化学镀铜、烧结方式、不同CNTs含量对复合材料的微观结构、致密度、界面及力学性能的影响。评价复合材料的降解性能及细胞毒性。(1)预处理过程中CNTs表面形成了更多的亲水性基团-OH、-COOH,提高了CNTs的分散性。并且CNTs与CNTs表面的纳米镀铜层之间形成了紧密结合的界面。此外,CNTs表面缺陷的减少,提高了CNTs的完整程度。由O介导的C-O-Zn的键合为CNTs与锌基体之间的紧密结合提供了有利条件。铜包覆的CNTs/Zn复合材料的力学性能均比未镀铜的要高,CNTs含量为2 wt%的铜包覆CNTs/Zn复合材料的强度与硬度比未镀铜的分别提高了34%、4%,CNTs含量为3 wt%的铜包覆CNTs/Zn复合材料的强度与硬度比未镀铜的分别提高了25%、5%。(2)对真空热压烧结与放电等离子烧结试样的烧结工艺、致密度进行了对比,放电等离子烧结试样的致密性优于真空热压烧结,但采用两种烧结方式烧结的复合材料硬度值差别不大。热轧后复合材料的致密度进一步提高,随着CNTs含量的增加,CNTs/Zn复合材料的晶粒逐渐细化,并且CNTs均匀地分散在锌基体中。然而,当CNTs大于1.5 wt%时,部分的CNTs发生了明显团聚,并且团聚范围随着含量的增加而扩大。随着CNTs含量的增加,CNTs/Zn复合材料的力学性能相比纯锌均有不同程度的提高,3 wt%铜包覆的CNTs/Zn复合材料表现出优异的力学性能,极限抗拉强度和硬度分别为281 MPa、89 HV,与纯锌相比分别提高了127%、37%。CNTs/Zn复合材料的主要强化机制为载荷传递效应与细晶强化,并且载荷传递效应是复合材料的主要强化方式。(3)CNTs的加入提高了纯锌的降解速率,0.5 wt.%CNTs/Zn复合材料具有适宜的降解速率。细胞毒性实验表明,0.5 wt.%CNTs/Zn复合材料的生物相容性优于其他成分。