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本论文基于氮化硼纳米片(BNNP)优异的力学性能、良好的生物相容性和高温稳定性,采用等离子喷涂技术制备HA、BNNP/HA复合涂层,并深入研究了复合涂层的显微组织、力学性能及相关生物学性能。涂层显微组织分析表明涂层中BNNP可均匀分布在HA基体中,且涂层呈现了双态结构:即微米尺度的完全熔化区域和纳米尺度的烧结区。利用X-射线衍射分析了等离子喷涂涂层中物相组成,结果表明HA在高温等离子喷涂过程中发生了部分分解及非晶转变,其主要物相组成为晶相HA、非晶HA、三磷酸钙(TCP)、氧化钙(Ca O)等。复合涂层经拉曼光谱分析表明,BNNP在高温等离子喷涂后可保留其二维结构特征。这也为BNNP/HA复合涂层中充分发挥BNNP优异的力学性能和生物学性能奠定了基础。采用显微硬度、仪器化微米压入、仪器化微米划入等方法研究了等离子喷涂涂层的力学性能。结果表明,1 wt.%BNNP/HA复合涂层的显微硬度、弹性模量、断裂韧性比HA涂层分别提高了9%、18.1%和29.8%。利用“扁平粒子滑移”模型计算等离子喷涂涂层扁平粒子间的摩擦阻力,计算结果表明,BNNP的添加有助于强化扁平粒子间的界面结合。此外,扁平粒子内部由奥罗万增强机制得到强化。同时,分析表明,BNNP拔出、裂纹桥接、裂纹偏转、纳米颗粒桥接是BNNP/HA复合涂层中主要的增韧机制。上述结果充分表明,BNNP的添加可使得BNNP/HA复合涂层的强度和韧性得到同步提升,并使其在微米划入中抵抗划入的能力得到提高。此外,本论文还研究了BNNP/HA复合涂层体外成骨细胞贴附,碱性磷酸酶(ALP)活性和成骨矿化能力。结果表明:BNNP/HA表面好的润湿性和复合涂层大的刚度,有利于细胞贴附。添加BNNP后涂层中保留更多的HA纳米颗粒提高了成骨细胞的ALP活性。BNNP/HA复合涂层经过7天模拟体液浸泡实验,BNNP/HA涂层表面铺满了片状矿化层,其形貌和HA涂层表面形貌没有明显区别。上述实验结果表明BNNP的添加并未影响HA的生物活性和生物相容性。等离子喷涂涂层经600℃保温2h后,HA涂层的结晶度由60%提升到93%。对热处理后的涂层同样进行力学实验和生物学实验分析。实验结果表明,热处理后HA涂层的显微硬度、弹性模量和断裂韧性因为HA的重结晶分别比热处理前提高了2.3%、32.8%和21%。同时,生物学实验结果显示,热处理后的涂层表面的成骨细胞均铺展长大。热处理过程重新合成的纳米晶粒HA促使ALP活性比热处理前提高了23%。但热处理后涂层经过7天模拟体液浸泡实验,表面只生成了颗粒状矿化产物。上述实验结果说明热处理提高了涂层的力学性能和生物相容性。但热处理后高结晶度涂层,降低了钙离子的溶解,生物磷灰石的矿化沉积速率降低。通过上述研究,将BNNP引入到HA涂层中,是一种极具潜力的骨替换材料。