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《水熱電沉積制備碳碳復(fù)合材料羥基磷灰石涂層的研究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、水熱電沉積制備碳磁復(fù)合材料羥基磷灰石涂層的研究摘要碳／碳(C／C)復(fù)合材料是國際新材料領(lǐng)域重點發(fā)展的一種新型材料，兼具功能和結(jié)構(gòu)特性，綜合性能優(yōu)異，作為骨修復(fù)和骨替換材料，極具應(yīng)用前景。但它為生物惰性，為了發(fā)揮它的力學(xué)性能，同時又使它能夠引導(dǎo)或誘導(dǎo)骨組織形成，可在其表面制備生物活性涂層。本文在綜述鈦基金屬和碳基復(fù)合材料表面生物活性改性研究進展的基礎(chǔ)上，對C／C復(fù)合材料表面制備生物活性羥基磷灰石(HAp)涂層進行了研究，主要研究內(nèi)容如下。借助水熱反應(yīng)在溶液中產(chǎn)生的高溫、高壓的超臨界特性，提出了一種在C／C復(fù)合材料表面制
2、備HAp涂層的新工藝．水熱電沉積。通過該方法，在C／C復(fù)合材料表面制備了HAp涂層，重點研究了Ca2+濃度、Ca／P原子摩爾比、電解液pH值、溫度、電流密度、電壓對HAp涂層晶相組成、形貌、結(jié)構(gòu)、沉積量的影響規(guī)律；其次，為了提高涂層的性能，在沉積溶液中加入乙醇，重點研究了乙醇的添加量對提高涂層結(jié)合強度的影響。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等分析手段對HAp涂層組成、形貌及結(jié)構(gòu)進行了表征；通過測量樣品沉積前后的質(zhì)量，來表征HAp的沉積量；涂層的結(jié)合強度通過萬能材料試驗機進行表征。。研究結(jié)果表明：水熱電沉積
3、方法制備C／C復(fù)合材料表謠HAp涂層，最佳的Ca2+濃度、Ca／P原子摩爾比、電解液pH值分別為0．02mol／L、1．67和4．8。在水熱溫度為100～140℃范圍內(nèi)，都可以在C／C復(fù)合材料表面制備出HAp涂層，隨著水熱溫度的升高，涂層的結(jié)晶性能變好，涂層的致密性恭均勻性明顯提高，且涂層與基體的結(jié)合強度增加，HAp晶體還表現(xiàn)出一定的沿(210)和(211)晶露取向生長的特征。隧著沉積時聞的延長，涂層的結(jié)晶性能變好，涂層表面結(jié)構(gòu)變得更加致密和均勻。電流密度對涂層性能影響的研究結(jié)果表明：隨著沉積電流的升高，涂層結(jié)晶性能
4、明顯變好，涂層交得更加致密和均勻，且HAp晶體表現(xiàn)出一定程度的沿(211)晶面取向生長的特征。且隨著電流密度的增加，HAp的沉積速率是呈線性增加的口采用恒電壓法沉積HAp涂層時，在電壓為3～lOV范圍內(nèi)可以在C／C表面制備出HAp涂層。隧著電壓的升高，涂層的結(jié)晶性能變好，涂層的致密性和均勻有了明顯的提高，且涂層與基體的結(jié)合強度增加，HAp表現(xiàn)出一定程度的沿犯11)晶面取向生長的特征。此外隨著沉積電壓的升高，HAp的沉積量增加。在沉積溶液中添加乙醇對HAp涂層性能有明顯的影響。結(jié)果表盟，在乙醇添加量從0---20％變化
5、范圍內(nèi)，隨著乙醇的增加，涂層的結(jié)晶性能沒有明顯的變化，涂層的組成由針狀晶粒和少許小的顆粒狀晶粒共同組成的結(jié)構(gòu)變?yōu)橛蓡巍尼槧罹Я＝M成的，且涂層的致密性和均勻有了明顯的提高，HAp晶粒有垂矗于基體表面生長的趨勢。此外，涂層與基體的結(jié)合強度也有了大幅度的提高。對水熱電沉積制備HAp涂層工藝過程進行了簡化，提如了相應(yīng)的物理模型。根據(jù)簡化的水熱電沉積HAp涂層物理模型，給出了沉積過程中受擴散過程控制的動力學(xué)方程，設(shè)計了相應(yīng)的實驗，證實水熱電沉積HAp涂層時，沉積速率主要受溶液中的離子向陰極表面的擴散速率所控制嘗同時，HAp涂
6、層沉積動力學(xué)研究表明，隨溫度升高，涂層的沉積量增加；水熱電沉積HAp涂層所需的活化能為25．8kJ／mol。關(guān)鍵詞：碳／碳復(fù)合材料，羥基磷灰石涂層，水熱電沉積，動力學(xué)STUDYoNHYDRoXYAPa潭薹TECoATINGSoNCARBoN／CARBoNCoMPoSITESBYAHYDRoTHERMALELECTRoDEPoSITIoNMETHoDABSTRACTCarbon／carbon(c／c)compositeisanovelmaterialdevelopedinthenewmaterialfieldandha
7、sgreatprospectinbonerepairfieldduetoexcellentmechanicalproperties，especiallyelasticmodulusclosetothatofhumanbones．However,C／Ccompositeisbionert，inordertoendowitwithosteoconductivityandosteoinductity,biomedicalmaterialswithbioactivitycouldbecoatedonit．Inthispape
8、r,onthebasisofthereviewsontworespects：titanium—basedbioactivemodificationandbonetissueresponsetocarbonmaterials，theresearchworkwouldbefocusedonnewpreparationtechnologies，mec
