首页> 正文

碳/羟基磷灰石复合材料的制备及应用研究

2020-12-11阅读(896)

碳/羟基磷灰石复合材料的制备及应用研究

论文摘要

碳/碳（C/C）复合材料兼有功能和结构特性，综合性能非常优越，作为生物医用材料，具有广阔的使用价值和应用前景，是国际新型材料领域重点发展的一种新型材料。但是，C/C复合材料一般为生物惰性材料，为了发挥它优异的力学性能，同时又能让它具有一定的生物活性，可在其表面制备生物活性涂层。碳纤维材料作为C/C复合材料，具有轻质、高强、超高模、高导热、高导电、低热膨胀系数等特性和优点，与羟基磷灰石（HA）复合可获得良好的生物活性。本课题以PAN基碳纤维材料作为基体，采用电沉积方法在其表面制备HA生物涂层。利用化学沉淀方法制备了HA粉体。考察了PAN基碳纤维基体的预处理（包括硝酸氧化、燃烧氧化）以及沉积条件（包括沉积时间、沉积电压、沉积温度）对沉积效果的影响。利用X射线衍射仪（XRD）对沉积的HA涂层以及1200℃煅烧前后的HA粉体的纯度和晶相，进行了测试、分析和比较；利用扫描电子显微镜（SEM）分析了PAN基碳纤维预处理前后、电沉积前后以及活性实验前后的表观形貌。研究结果表明，PAN基碳纤维材料硝酸氧化处理后进行电沉积，其表面HA生物涂层的均匀性较好，但沉积厚度和沉积量较低；燃烧氧化处理后进行电沉积，能够提高其表面积和表面粗糙度，有利于HA的沉积。电沉积最佳沉积条件是：沉积时间为30min，沉积电压为25V，沉积温度为90℃。PAN基碳纤维表面沉积的HA涂层的晶相好、纯度高，化学沉淀方法制备的HA粉体，晶相较好，在氮气保护下经1200℃煅烧后可以去除杂质相。在模拟体液（SBF）中浸泡后，HA涂层能够产生生长现象，表面结构变得更加致密，涂层变得更加均匀。碳/羟基磷灰石复合材料作为新型生物复合材料，未来在生物医用领域将会有更广阔的应用价值和发展前景。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 第二章 文献综述
  • 2.1 C/C 复合材料简介
  • 2.1.1 碳材料的发展概况
  • 2.1.2 C/C 复合材料的发展概况
  • 2.1.3 高模碳纤维的发展概况
  • 2.1.4 C/C 碳材料与骨组织间的响应
  • 2.1.5 C/C 复合材料生物活性改性研究进展
  • 2.1.6 C/C 复合材料表面生物活性涂层结构实施思路
  • 2.2 羟基磷灰石简介
  • 2.2.1 HA 的结构
  • 2.2.2 HA 的物理化学性质
  • 2.2.3 HA 的生物学性质
  • 2.2.4 HA 活性生物材料的缺点
  • 2.2.5 HA 粉体的制备与研究
  • 2.2.6 HA 生物陶瓷的制备与研究
  • 2.3 C/C 复合材料表面 HA 涂层的制备方法及研究进展
  • 2.3.1 等离子喷涂法
  • 2.3.2 电泳法
  • 2.3.3 水热电沉积法
  • 2.3.4 仿生法
  • 2.3.5 电化学沉积法
  • 2.4 问题及展望
  • 2.5 课题研究的目的和意义
  • 2.6 课题研究特色和创新之处
  • 第三章 实验
  • 3.1 实验药品及设备
  • 3.1.1 实验药品
  • 3.1.2 实验设备
  • 3.2 碳/羟基磷灰石复合材料基体的制备与预处理
  • 3.2.1 PAN 基碳纤维的硝酸氧化处理
  • 3.2.2 PAN 基碳纤维的燃烧氧化处理
  • 3.3 电解质液的配制
  • 3.4 电沉积方法制备 HA 生物涂层
  • 3.5 化学沉淀法制备 HA 粉体
  • 3.6 HA 粉体的热处理
  • 3.7 生物活性实验
  • 3.7.1 设置实验样品
  • 3.7.2 模拟体液（SBF）的配置
  • 3.7.3 实验过程
  • 3.8 分析测试方法
  • 3.8.1 XRD 物相分析
  • 3.8.2 表观形貌 SEM 分析
  • 第四章 结果与讨论
  • 4.1 HA 生物涂层的沉积动力学机理研究
  • 4.1.1 沉积机理分析
  • 4.1.2 沉积动力学研究
  • 4.2 XRD 物相分析讨论
  • 4.2.1 PAN 基碳纤维束表面 HA 涂层的 XRD 物相分析
  • 4.2.2 化学沉淀法制备的 HA 粉体的 XRD 物相分析
  • 4.3 PAN 基碳纤维束的预处理方法对 HA 涂层的影响分析
  • 4.3.1 PAN 基碳纤维束的硝酸氧化对电沉积 HA 涂层的影响
  • 4.3.2 PAN 基碳纤维束的燃烧氧化对电沉积 HA 涂层的影响
  • 4.3.3 本节小结
  • 4.4 沉积工艺条件对 HA 涂层的影响分析
  • 4.4.1 沉积时间对电沉积 HA 涂层的影响
  • 4.4.2 沉积电压对电沉积 HA 涂层的影响
  • 4.4.3 沉积温度对电沉积 HA 涂层的影响
  • 4.4.4 本节小结
  • 4.5 生物活性实验分析
  • 4.5.1 HA 生物活性机理分析
  • 4.5.2 PAN 基碳纤维表面 HA 涂层生长情况 SEM 分析
  • 4.5.3 模拟体液中 Ca2+浓度变化分析
  • 第五章 结论
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录 A 作者攻读硕士期间发表的论文及成果

    • 相关论文文献

    • [1].PAN基碳纤维布电热装置电热性能的研究[J]. 玻璃钢/复合材料 2019(01)
    • [2].热处理温度对高强高模型PAN基碳纤维性能影响[J]. 产业用纺织品 2019(09)
    • [3].纺丝法制备木质素基碳纤维的研究进展[J]. 高分子通报 2017(08)
    • [4].磷酸盐水泥基碳纤维复合砂浆的压阻性能[J]. 新型建筑材料 2017(09)
    • [5].静电纺丝法制备木质素基碳纤维国内专利技术综述[J]. 科技创新与应用 2016(23)
    • [6].中石化PAN基碳纤维成套技术开发通过鉴定[J]. 合成技术及应用 2018(01)
    • [7].木质素基碳纤维研究进展[J]. 林业工程学报 2016(01)
    • [8].木质素基碳纤维的研究进展[J]. 中国纤检 2014(Z1)
    • [9].木质素基碳纤维的研究进展[J]. 北京林业大学学报 2010(04)
    • [10].聚丙烯腈基碳纤维工厂设计实践[J]. 江苏纺织 2008(08)
    • [11].中国纺织工业联合会科学技术奖获奖项目选载[J]. 纺织科技进展 2020(07)
    • [12].植物基碳纤维研究现状与展望[J]. 林产工业 2019(05)
    • [13].生物基碳纤维的研究进展与前景展望[J]. 国际纺织导报 2013(08)
    • [14].中国PAN基碳纤维技术和产业发展状况[J]. 中国材料进展 2010(09)
    • [15].木质素基碳纤维研究进展[J]. 中国造纸 2019(06)
    • [16].PAN基碳纤维成套技术开发通过技术鉴定[J]. 塑料工业 2018(03)
    • [17].木素种类及聚氧化乙烯含量对木素基碳纤维前躯体性能的影响[J]. 大连工业大学学报 2016(05)
    • [18].日本碳纤维产业发展及现状[J]. 山东纺织经济 2020(02)
    • [19].木质素基低成本碳纤维的研究现状[J]. 合成纤维 2016(01)
    • [20].“相对高”碳化温度对PAN基碳纤维性能的影响[J]. 化工新型材料 2019(08)
    • [21].“PAN基碳纤维成套技术开发”通过技术鉴定[J]. 合成纤维工业 2018(01)
    • [22].前驱体化学组成对聚酰亚胺基碳纤维结构和性能的影响[J]. 中国科技论文 2018(04)
    • [23].我国PAN基碳纤维规划建设项目[J]. 合成纤维工业 2014(04)
    • [24].纳米Al_2O_3改性酚醛基碳纤维的制备及性能研究[J]. 应用化工 2018(12)
    • [25].溶剂对聚酰亚胺基碳纤维形貌的影响[J]. 化纤与纺织技术 2008(04)
    • [26].木质素基碳纤维和木质素基碳纳米纤维的制备与应用[J]. 黑龙江造纸 2018(03)
    • [27].聚丙烯腈基碳纤维的研究进展[J]. 成都纺织高等专科学校学报 2017(01)
    • [28].碳纤维及其复合材料的应用[J]. 化纤与纺织技术 2013(04)
    • [29].木素基碳纤维的工艺研究与应用进展[J]. 木材工业 2011(01)
    • [30].全球聚丙烯腈基碳纤维需求持续增长[J]. 合成纤维 2014(03)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    碳/羟基磷灰石复合材料的制备及应用研究
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5