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生物醫用鈦合金提高耐磨損性能的表面改性研究進展
發布時間:2020-11-20 17:14:26

鈦及其合金是骨科和牙科應用中最常用的醫用植入物金屬材料,因為它們具有低密度、高強度、無毒性和優異的耐腐蝕性能。相比傳統的不銹鋼和鈷基合金,鈦合金具有更低的彈性模量,而低的彈性模量已經被證實可以減小應力屏蔽效應,從而更好地誘導和促進骨整合,這些優點使它更適用于臨床醫學應用。

  然而,鈦及其合金不能滿足生物醫學植入物的臨床要求,長期臨床研究觀察發現鈦植入體耐磨性能差,鈦植入體摩擦產生的磨屑會引起炎癥問題和對人體的毒性作用。

  為了改善鈦合金的生物學和摩擦學性能,引入表面改性技術提升鈦和鈦合金的生物活性、耐磨損性能以及抗菌性能,是改善現有常規生物材料以滿足當前和不斷發展的臨床需求的更經濟和有效的方法。

  目前, 已經采用了多種物理和化學方法來提高鈦合金表面的磨損性能,通過在鈦表面上沉積一層具有優異耐磨性能的陶瓷涂層改善其磨損和腐蝕性能。常用的耐磨涂層有類金剛石碳膜(DLC)、氮化鈦(TiN)涂層等。

  類金剛石碳膜(DLC)

  類金剛石碳膜由于其高硬度、優異的耐磨損性能、較低的摩擦系數以及良好的生物相容性,常應用于醫用金屬植入物作為耐磨涂層。部分由類金剛石碳膜表面改性處理后的植入體裝置已經實現了臨床應用,在提高人工關節金屬組件的耐磨損、耐腐蝕性能方面具有廣闊的應用前景。

  氮化鈦(TiN)

  TiN 具有良好的耐磨性和耐腐蝕性,最初應用于切削刀具以延長其使用壽命, 后來發現氮化鈦具有生物相容性,開始應用于醫療植入物,如整形外科和假牙。目前制備氮化鈦的主要方法是物理氣相沉積(PVD),化學氣相沉積(CVD)與熱噴涂。


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