（材料學(xué)專業(yè)論文）鎳鈦合金表面多層薄膜的制備研究與評(píng)價(jià).pdf

大連理工大學(xué)硬士學(xué)位論文 摘要 鎳鈦形狀記憶合盒現(xiàn)已逐漸用于制作人體硬組織植入體，作為人體植入材料，鎳鈦 合金存在懿下兩個(gè)闊懲：一、彈性模量與自然囂裰差悉豫，生物力學(xué)穗容牲災(zāi)佳溶荔造 成應(yīng)力集中和骨吸收的不良后果：二、成分和組織結(jié)構(gòu)與人骨截然不同，其具有生物惰 性，擅入傣肉只是一秘撬轅嵌連性鰉費(fèi)整合。因越，辯錢及其臺(tái)金進(jìn)行表囂浚蛙十分必 要。 類金剛石薄膜的研究近年發(fā)展迅速，對(duì)醫(yī)用念屬材料而言，單采用物理氣相沉積或 化學(xué)氣相漉積技術(shù)截備的薄膜性能還不能滿足植入物的需要，薄膜與簸用金璃_ 枋 料之間的結(jié)含力差，盎要由于薄膜與基體不同的熱膨脹性能而導(dǎo)致膜基之聞存在很高的 巍敷力，扶囊導(dǎo)致盛怒過(guò)程中薄膜出瓏瓣落、起皴等現(xiàn)象。對(duì)托，本實(shí)驗(yàn)萊懲大櫥提爨 的過(guò)渡層技術(shù)，利用雙放電腔微波，e c r 等離子體源，結(jié)合復(fù)合p v d 的方法，先后在 n i 就基體上沉積s i 和s “q c ：h 過(guò)渡屢，然后制鑷類金剛石薄膜，以期找至n 一個(gè)合理的 j = 芑參數(shù)來(lái)指導(dǎo)類金滔g 石的制備。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表鹺：當(dāng)沉獲時(shí)藺在6 臁血左右時(shí)可獲褥其 脊最好結(jié)合強(qiáng)度的梯度薄膜，而超過(guò)或低于這個(gè)時(shí)間值會(huì)導(dǎo)致膜基結(jié)合強(qiáng)度降低。 篷基磷灰石被認(rèn)舞是囂蓊塑漿掘騫毽最妊的生物陶瓷之一，毽囂內(nèi)羚熬輯究鞋單一 h a 涂層厝移。由于盒屬基體與涂層間的膨脹系數(shù)不匹配，加熱或冷卻過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生殘 余虛力，使涂屢的附游強(qiáng)度受到一定的限制。因此，提高滁層的結(jié)合強(qiáng)度，確保其在體內(nèi) 弱穩(wěn)定存在，使材料能夠滿足墑床應(yīng)嗣的需求是憊需解決的簿題。翔在鎳鍍臺(tái)金表面形 成氧化鈦薄膜而形成的陶瓷層，可有效地改善腐蝕性能和磨損性能，更重要的是在人體 與合金中的鑲離子之闊形藏一道瀑障，薅壹镲離子進(jìn)天人俸。本工終先君澍翔溶荻凝 膠法制備了氧化鈦和羥基磷獲兩種薄膜，然后結(jié)合氧化鈦和羥基磷灰石各自的優(yōu)點(diǎn)，制 備二氧化鈦，羥基磷灰石的生物活性薄膜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：h 刖撕0 2 舛粥體系比鰱 h a ，n j t i 體系前結(jié)合強(qiáng)度有著蘸好的旖鏹性能及結(jié)合強(qiáng)度。 本研究工作的結(jié)果表明，無(wú)論是在制各類金剛石薄膜還是制備羥基磷灰石薄膜時(shí)， 在薄膜之閹s l 入過(guò)渡殘緩、舜豢來(lái)減士薄膜與基囂之潤(rùn)熬寢力差距是毒必要懿。 美鍵詞：鑲鐵臺(tái)金：樊金戮西；二氧純鈦；羥蒸磷灰石；結(jié)合強(qiáng)瘦：薄驥 鑲鈦臺(tái)金表囂多攫薄膜的鍘整磅襄與評(píng)論 弧es t 劃y 鍾硅戥v a l 玨a l 量。靛o f 知瓤疑i l a y e f 瓢l(fā) 啦sp 勰p a f 妊o no ns 鞋蠕c eo f n i c k e lt i t a n i u m 越l o y a b s t r a o t 強(qiáng)en 臻is 蠹顰e 鞠糊a o 翠藏l 王o y s 泰重a ) a r e 越8 d y 鍪a 癌e 蠢l yh 辯d 垂oi 氆昝a 嫩矗l 艷赫 h u m a nb o d ya so n ep a r to fp e o p l e sh a r d0 i g a n i z a t i o n a si m p l 柚把dm a t e r i a l s ，n en m s h a p em e m o r ya l l o y sm a i m yf a c e 腳op r o b l 鋤s ，o n e 王sl i 】1 s a t i s f a c t o r ym e c h a n i dp e 響m l a n c e 勰db i o c 。m p 撕赫l(shuí) 矗y 挑s n 撼g 量m 氌eb 轄越噩e f e n 囂酶撕e 脯氌e i r 畦a s t i cm o 氐l h sa 丑d 齜 b o n e sw 血i 曲w d u l dc a u s es t r e s s e s n c e 髓l r a 廿o na n de m c t sb 0 丑ea b s o r b j n gq p a c j t y 傾e o t h e fi st h en l t is m aa 糟o fb o l o 癭c a li n e 塒aj n 畦l a ti n 掣e d i e n ta n d 鐘g a n i z 硝黼a ls 拄u c t u 攤 o f 佳e n f n s m a 蠹! e f f m 饋e h n m a l l b o n c s o i 掰p l a l l i n g 主n v i v o i s i u s t j 丑t o 砷托t e d t o i i n k t t l 。b o n e st o g e t t l e rb ym a c h i n e r yj n l 8 y s t h e f e f b r ei ti se x t r e m e l ye s s e n t 湖t om a k es u r f a 氆o 鑊量蕊i o 建。f 堍e 髓a b 如m 張di l s 越l o y s ， r e s e a f c ho nn 攤d i a m o n dn k e 銣b o nf i l md e v e l o p s 糟p i d l yi n 咒c 黜ty e a r s 拍e p e r f 0 瑚a n c 。o fd d c 矗1 1 nc a n l l o ts a t i s f yt h e 面p l a n t i n gn e e do n l yp r e p a r e db y | 【1 1 ep h y s i 齟i 囂s 舜鶴。d 。蛀蛀鼬檔c h e m 稚f yg 舔拍a s 。d 謹(jǐn)鵝i 鮭o nl 婦l o 器f 激斑?，巈 d l c a 圭氆e t a l l i c m a t e r i a l 衲eb i n d i n 芷f o r c eb e 佃e e nt h et b j nf i l 】na n dt h em e d i c a lh 地t a lm a t e n a l i sw e a k o w i n gt oh i l hi n t e r n a ls t r e s sb e 押e e t l l en d 6 l e ma n d 也es u b s 幢毗ew h e f e a st h mf i l ma n d 氆霉s b s l f 矗諗主av a f 主o # s 主玨k 8 e 5 p 齟酸mp e 洳凇a 玨c e ，c o 瓣q b e b 魏l y 氆e 吩弧攢m h 撼 a p p e a rf l a 塒n go 垃1 l g a t i n gp h e n o n l e n o na n ds oo ni n 血et h e 打8 p p l i c a d o n s i nt l l i s e x p e f i l e t _ 睦i ea u 也o ra d o p t e dg a d e df i l m st e c h n o l o g ya n dp r e p a r e d 零a d e dd i a m o n d l i k e e 蜘o n ( d 舊f i h 媚l i 豳g 堍et w i n n 醛m i e 瓣辮a v 毒正c r 講a s 瑚璐c ee o 曲i 鹋e o m p o u n d p h y s i c a lv a p o rd e p o s i t i o n ( p v d ) m e t h o d s s of a r ，t h es “( s “q c ：h ) t m n s i n a l l a y e rh a s d e p o s i 耙ds h o 淄v o l y 扭l 船n i 骶s 曲s l f 8 恕，淑娃娃磚妒d e dd t c 矗l m 挺p 磚p 刪d s u b s e q u c n n y ，af c a s o a b 王ci e c h n o l o g 沁p a r a m e t 。r 穡e ) 叩e c t e dt oa d v i c e 瞽a d 艇d i a m o 姍 p 州) a r a i i o n 聃et e s tr e s u l t ss h d w e dt h a tl h es i 伊a d e d1 8 y e rd e p o s i t e dj n6 0m i np r o v j d e dt h e b e s t8 越嘲o 建s 拄e n g 搬b e 細(xì)e e n 譙e 窯糟矗甜蠡歉鰱dn i 瓢越l o ￥s 娃b s 拄8 把。鼬e 磚既i s 量e d p 0 0 ra 曲e s i o nb e t w e c ng r a d e dd l c f i l m sa n dn j 刪a l l o ys u b s t r a t e0 n t h cd c p o s i t i o nt 婦e w a sa b o v eo rl m d e rt h ov a l u e a 簍e 淞t k 矗y 由蕊y a p a l 是ew a s 糙i d o f 撼儺eo f 巍ob e s b o l o 垂ec e 瓣輟i c sw h 穗 p o s s e s s e sg o o db i o l o 西cc o m p a t i b i l i t y ，h o w e v e rt h ed o m e s 曲a n df o r e i 爐r e s e a r c h e r sm a i n i y c o n c e 蚰t h es o l eh ac o a t i n g w h e nm e t 礬s u b s a t ea n dt h ec o a t i n ga r eh e a t e do rc o o l e dt h e r e w o m dc a u s e 忿搬a n e 掛ts t f e s s 妻。聊e 纛o n 穗ea 魏。s i v cs 強(qiáng)m 鰱hb e 批e 讎氌鼬o na 渤強(qiáng) 蕊 t h e i rv a r i o u s 瓤p a i l s j o nc o e 笳c i o n t s h e n ，i ti sd e s j d e r a t e dt oi m p m v et h ea d h e s i v es 打e n g t i l 丈連理】：走學(xué)礤士譽(yù)健論文 瞧e a t i n g s 強(qiáng)de n 翱r e 矗ss t a m ee x i s 耋溉g 氌扭娃l eb o d y 趣掰d e r 地e n a 讎e t h g m a t 巔越 o s a 蛀g f y i “gt h ed i i l i c a lp f a c t i c a ln e e d s f 。ri n s t a n c o ，t i t 鋤i u m0 x d ef i l m sf o h n c do nt h e n 至c k e lt i t a n i u ma 1 1 0 ys u r | c ec o u l de f f c c t i v e l yi i l l p r o v et h ec o r r o s i v en a 佃r ea n dm ea t t r i t i o n p 拍掰l a n c e ，a n d 膩h e r 斃嘲礴ab a 玨i e rb e l w o 強(qiáng)也eh 趣8 bk 蓮y 拋一氌en i k 蠢i o 玨o fa 鞋o ￥ w h i c hp r “e n 招t h en i c k e li 衄e n t e 血gi m 0t h eh u m a nb o d y i nt i l i sp a p 。rt l l et i t a l l l i u mo x i d e a n dh y d r o x y a p a t j t ef i l m sh a sb e e “p r e p a r e ds u c c e s s i v e i yw 址ht l l e s o l g e lm e t h o d ，t h c n 強(qiáng)o 胡 l ab o l o 垂e 鞋a 或i v 每惑l 撩i s 牟o p 8 囂畦鑫巍旺氌e 鑫駐氆e f 扭玲g 羚l 豁蛙磚轄s p o c 娃v o s g p o i l l t so f t i t a m j u mo x i d ea d h y d m x y a p a n t e 1 1 l ei e s tr e s u l i ss h 0 、v e d 也a tt h e h 胛i 0 胡哪制s y s t e mh a sb e n e rc 0 腫s i o nb e h a v i o fa n db o n d i n gs 仃e n g t l ll h 柚p u e rh a 州i t i s y s t e 璐 t h er e s u l t so ft h j sr e s e a r c hi l l d i c a t et h a ti ti sn e c e s s a wt 0i n t r o d l l c et r a n s i t i o n a l 秈d b u f f 盯h y c r b e 腳e e nt h et l l i b 蛀ha i l dt h es 曲m a t et or e d u c e ss 船s sr c g a r d l e s so fp r e p 啦矗。藏 也eh y d r o x y a p a 6 t e 斑mo fg r a 耐d i 鋤。耐鞋k e c 袖o n 蠡 m 1 姆w o 磚s ：m t 主棚孵：d i 裊搬。玨dl 娃渺宅艇b 旺# 飄l a n 婦鞋嬲撼e ；姆d x y a 辨耋t 蜂；抽懿痤 s n - e n g t h ；赫i m s 獨(dú)創(chuàng)性說(shuō)明 作者鄭重聲明：本碩士學(xué)位論文是我個(gè)人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工 作及取得研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外， 論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫的研究成果，也不包含為獲得大連理 工大學(xué)或者其他單位的學(xué)位或證書所使用過(guò)的材料。與我一同工作的同志 對(duì)本研究所做的貢獻(xiàn)均已在論文中做了明確的說(shuō)明并表示了謝意。 作者簽名：日期： 大連理工大學(xué)碩士研巍生學(xué)位論文 大連理王大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)鏘 本學(xué)位論文作者及指導(dǎo)教師完全了解“大連理工大學(xué)碩士、博士學(xué)位論文版權(quán)使用 裁定”，尉爨大連理工大學(xué)爨露并囪囂家毫關(guān)部門或楓捧遴交學(xué)位論文豹復(fù)霹俘霸毫子 版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大連理工大學(xué)可蛆將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi) 容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，也可采用搿印、縮印或掃描娉復(fù)制手段保存和匯編學(xué)位論 文。 重暮襲簽名： 導(dǎo)師簽名： 壅目煎疊 t 箋 凇礦年胄撼飛 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 1 緒論 1 1 引言 生物材料的誕生又一次對(duì)人類文明的存在作了重要的肯定，從公元前3 5 0 0 年到2 0 世紀(jì)2 0 年代是人類主要利用天然和半天然生物材料的階段。此后人類進(jìn)入了使用全人 工合成生物材料的時(shí)代。除了人腦等極少部分器官外，人類的各個(gè)部位都可以用人工制 備的生物材料對(duì)其進(jìn)行修補(bǔ)和置換，其中，陶瓷、金屬、高分子是使用最廣泛的材料。 生物醫(yī)學(xué)材料( b i o m e d i c a lm a t 捌a l s ) 常被稱為用以和生物系統(tǒng)結(jié)合，以診斷、治 療或替換機(jī)體中的組織、器官或增強(qiáng)其功能的生物材料( b i o m a t e 血l s ) 。事實(shí)上生物材 料通常包含了天然生物材料( b i o l o 西c a lm a t e r i a l s ) 和生物醫(yī)學(xué)材料兩個(gè)方面的概念：天 然生物材料是由生物過(guò)程形成的材料，如結(jié)構(gòu)蛋白( 膠原纖維、蠶絲等) ，生物礦物( 骨、 牙、貝殼等) 和復(fù)合纖維( 木材、竹等) ，所涉及的范圍十分明確；生物醫(yī)學(xué)材料是指 用于醫(yī)療的能植入生物體或能與生物組織相接合的一類特殊的功能材料，它必須使本體 及表面具有特殊的必需的物理、化學(xué)、生物學(xué)及生化學(xué)的特性，這樣才能獲得理想的臨 床治療效果。 人體硬組織( 如骨骼、牙齒等) 替代的生物材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用現(xiàn)已成為重要的醫(yī)學(xué)手段， 由于在使用過(guò)程中與人體生理環(huán)境相接觸，因而與其它功能材料相比，這些生物材料還 必須具備某些特殊要求。一般引入人體的生物醫(yī)用材料應(yīng)該滿足以下要求【l 】= ( 1 ) 盡可能小的人體排異性，即植入人體后，無(wú)不良刺激、無(wú)過(guò)敏、不引起感染 等癥狀。 ( 2 ) 足夠的強(qiáng)度和韌性。 ( 3 ) 穩(wěn)定的理化特性。 ( 4 ) 優(yōu)良的生物活性。 目前人工植入材料主要分為三大類：生物醫(yī)用金屬材料，高分子生物材料，生物陶 瓷材料。n i t i 合金正是由于本身具有超彈性能滿足特殊要求而成為優(yōu)秀的生物醫(yī)用金屬 材料之一。 1 2 形狀記憶效應(yīng)和n i t i 形狀記憶合金 1 2 1 形狀記憶效應(yīng)和機(jī)理 形狀記憶合金( s h 印em e m o r ya 1 1 0 y s ，以下簡(jiǎn)稱s m a ) 特點(diǎn)是具有形狀記憶效應(yīng)， 它在高溫下定形后，冷卻到低溫( 或室溫) ，并使它產(chǎn)生殘余變形，如果再加熱到相變溫 度后，就會(huì)使殘余變形消失，并回復(fù)到高溫下的固有形狀，隨后，再進(jìn)行冷卻或加熱， 鎳鈦合金表面多層薄膜的制備研究與評(píng)價(jià) 將繼續(xù)保持高溫下的形狀不變，上述過(guò)程可以周而復(fù)始地進(jìn)行，仿佛合金記住了高溫狀 態(tài)所賦予的形狀一樣，這種現(xiàn)象稱為單程記憶；如果對(duì)材料進(jìn)行特殊處理，在隨后的加 熱和冷卻循環(huán)中，能夠重復(fù)地記住高溫和低溫狀態(tài)的兩種形狀，稱為雙程記憶；某些形 狀記憶合金在實(shí)現(xiàn)雙程記憶的同時(shí)，繼續(xù)冷卻到更低溫度，可以出現(xiàn)與高溫時(shí)完全相反 的形狀，稱為全方位記憶( 也叫全程記憶) 。如表11 所示 表1 1 形狀記憶效應(yīng)類型 t a b1 1 n e 咖e so f s h a p c m e m y e 缸c b 形狀記憶效應(yīng)與馬氏體相變存在著不可分割的關(guān)系，除鐵基形狀記憶合金外，形狀 記憶效應(yīng)是熱彈性馬氏體相變的一種特殊表現(xiàn)。馬氏體形核在體系中引起的總能量變化 一般由三項(xiàng)組成：化學(xué)自由能、表面能和應(yīng)變能。在有些合金( 如：形狀記憶合金) 中， 界面能和塑性變形所需的能量可以小到忽略不計(jì)，此時(shí)，總能量變化由彈性應(yīng)變能和由 熱效應(yīng)引起的化學(xué)自由能組成，這樣馬氏體相變的產(chǎn)物實(shí)際由熱效應(yīng)與彈性效應(yīng)之間的 平衡來(lái)控制，這樣的馬氏體叫做熱彈性馬氏體1 2 j 。這種馬氏體相變稱為熱彈性馬氏體相 變。熱彈性馬氏體相變所需驅(qū)動(dòng)力小，相變滯后小，而且馬氏體的形成量是溫度的函數(shù)。 熱彈性相變的特征是彈性協(xié)調(diào)，由形狀應(yīng)變完成，馬氏體內(nèi)的的彈性儲(chǔ)存能可作為馬氏體 逆相變的驅(qū)動(dòng)力。 與形狀記憶效應(yīng)密切相關(guān)的其它現(xiàn)象是應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變和偽彈性( 超彈性) 。 馬氏體應(yīng)該在m s 點(diǎn)( 馬氏體轉(zhuǎn)變開(kāi)始溫度) 溫度以下形成，但有些合金即使在m s 點(diǎn) 以上溫度，只要受到外加應(yīng)力作用，則會(huì)在已拋光的表面呈現(xiàn)明顯的浮凸，也就是誘發(fā) 了馬氏體。這種由外部應(yīng)力誘發(fā)產(chǎn)生的馬氏體相變稱為應(yīng)力誘發(fā)馬氏體相變 ( s t r e s s - i n d u c e d m a r t e n s i t e n a n s f o m a t i o n 簡(jiǎn)稱：s i m t ) 。應(yīng)力誘發(fā)馬氏體的出現(xiàn)存在 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 最高溫度限制，超過(guò)此溫度后施加應(yīng)力不會(huì)出現(xiàn)馬氏體。在m s 以上，合金中能夠形成 應(yīng)力誘發(fā)馬氏體的最高溫度叫做m d 溫度。能夠形成應(yīng)力誘發(fā)馬氏體的合金單晶，在 m s m d 溫度范圍內(nèi)的應(yīng)力一應(yīng)變曲線中的彈性變形階段是由三部分組成的，即：母相的 彈性變形、應(yīng)力誘發(fā)馬氏體導(dǎo)致的變形和馬氏體的彈性變形。 廠 i 唾m 眺札 ，f 夕 瀘一 一m 哪 。p e h l 6 m t 自e d 黼 丑 f k c d i 圖1 1 恒溫f 不】司材料的應(yīng)力- 應(yīng)變行為 f j g 1 1 n es 仃c s s - s t 面b e h a v i o r0 fd i m r e n tm a t e r i a l sa tac 0 s t a tt e m p e i a t l l f e 卸載后，通過(guò)馬氏體向母相的逆相變和彈性回復(fù)使應(yīng)變?yōu)榱?，如圖1 1 所示。這種 與相變密切相關(guān)的非線形彈性行為稱為相變偽彈性( p s e u d o e l a s d t v ) 或超彈性 ( s u p e r e l a s t i c i t y ) 。 圖1 2 示意說(shuō)明了發(fā)生形狀記憶效應(yīng)時(shí)晶體微觀結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程。隨溫度降低，奧 氏體通過(guò)孿晶形成馬氏體，此時(shí)對(duì)馬氏體進(jìn)行變形，孿晶界發(fā)生移動(dòng)而成為一種特殊結(jié) 構(gòu)，加熱時(shí)，轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，宏觀上表現(xiàn)為回復(fù)到原來(lái)的形狀。形狀記憶合金方面的研 究早已成為材料研究的熱點(diǎn)，目前有關(guān)形狀記憶臺(tái)金材料的研究論文己居馬氏體相變研 究領(lǐng)域之首。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有形狀記憶效應(yīng)的合金有：a g c d 、a u c d 、c u z 1 l 、c u z 1 1 x ( s i ， s n ，a l ，g a ) 、c l l - a l - n i 、c l l - a u - z 1 1 、f c - m n s i 、f c - n i - c 、f e - p t ，h - c i l 、n i - a l 、n i - t j 等 近二十種合金系。其中以n i t i 、f e m n s i 和c u z n x ( s i ，s n ，g a ) 應(yīng)用最為廣泛。 1 2 2 鎳鈦形狀記憶合金及其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用 ( 1 ) 鎳鈦形狀記憶合金及其性能 鎳鈦食金表瑟多屢薄膜靜裁薔研究與銻傍 1 9 7 0 年，美匡褥n 班記憶合金絲露l 成字謄飛艇的天線，這是澎捩記憶會(huì)金最旱瓣 典擻應(yīng)用之一。宇宙飛船發(fā)射之前，在童溫條件下( a f ) 焉，被折疆戒球狄酌合金簍翔 就會(huì)自動(dòng)完全打開(kāi)，成為原先定型的拋物凸?fàn)钐炀€。 f 塒t 蝴* 娜一捅口r t 荊埔瞻 智 。：，一 圈1 2 彩虢記憶效蔽示意靄 f 弛1 2 n es 曲e m a t i cd i 姆咖o f t h e s h 印e m e m o r ye 如c t 實(shí)用的嶷有形狀記憶效應(yīng)的n i t i 含金的成公是在近等原子比范圍慮，即n i 元素靛 辣子百分眈約為4 9 - 5 l ，根掭具體的使用目的可選用準(zhǔn)確的臺(tái)金成分。n j t i 合金的姆 相具有a = o 3 0 1 o 3 0 2 n m 的c s c l 型的b 2 結(jié)構(gòu)( 稱為b 相) 。馬氏體相為單斜結(jié)構(gòu)，其 點(diǎn)蹲參數(shù)為：= o 2 8 8 9 l ，b 蛹l 瘁1 2 醣m ，c 遺4 6 2 2 # m ，固6 8 。在壺母糖怒馬琵俸 相轉(zhuǎn)變的過(guò)程中，往往會(huì)出現(xiàn)一種中間相r 栩，具有簡(jiǎn)單六方結(jié)構(gòu)，0 7 3 8 n m ， b = o 5 3 2 l n 。由于鎳鈦形狀記惦合金( n i 用) 性優(yōu)越，穩(wěn)定性好，困兩最早得到實(shí)睬 應(yīng)用| 3 l 。而鼠正是由予在n i 瓢臺(tái)金中發(fā)現(xiàn)了形狀記憶效斑，才導(dǎo)致了后來(lái)對(duì)形狀記憶 效成的廣泛而深入的研究。尤其是該合鑫具有的特殊的生物相容性，使其在生物與醫(yī)學(xué) 方藤懿應(yīng)弱楚萁鏈形軟記憶臺(tái)金無(wú)法戧慧懿。它褒疆學(xué)鋏域痊角丈囂分是毒# 為異秘毽入 人體內(nèi)，因此首先要考慮的是撼本的物理性能、機(jī)械性能和生物相容性。如襲1 2 所示 嬲 腳懈中 itiljt|f，lli，tlll ，1ittl，jllll illljiillilil 查! 璧王奎蘭墮圭塑蘭莖 ”1 ，鎳鍍臺(tái)金的密度澆較，j 、，與骨組織相近，比較適合于硬組織修煎：其彈檻模量也與 人臀較為接邋，可極大遣降低應(yīng)力遮擋俸用，避免骨質(zhì)疏松；鎳鎮(zhèn)合金本身憑磁性，可 表1 2 鑲鈦臺(tái)金妁櫻關(guān)性耱 鬻8 b 1 2c 0 刪a 蛀p 嘲e n i 。s o f | h 。n 溺趔o y 性能鎳鈦臺(tái)金 鐮鍍臺(tái)金袁囂多甚藩驥摶$ 器霹究與謬髂 遴囂援磁熱振戲繯造影，固時(shí)檀入人體蘑不會(huì)受， 寒磁場(chǎng)翁影響。 ( 2 ) 鎳鈦形狀記憶合金在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的成用 醫(yī)用n m 形狀記憶合金已經(jīng)有多種臨床成嫣【6 。8 l 。牙潑矮形絲是在臨床皮用較早的 生物醫(yī)學(xué)技術(shù)l t “，可敬用不銹鋼或n i 馳記憶合盒來(lái)錆偉。不過(guò)不銹鋼質(zhì)的矯形絲在牙 齒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中其矯形力的釋放速度很快，影響矯形效果。而用n i t i 不銹鋼熊制作的矯 形熊不會(huì)存在類豫的閼題，宅爵與牙蠢運(yùn)動(dòng)相逢應(yīng)，在攘罄長(zhǎng)戇跨閹蠹鎳持蒸本恒定豹 作用力，并在矯形師必須再次緊固矯形艟之前允許牙齒發(fā)生較大位移。這是由于超彈性 材料比普遺鋼材在承避相同的最大應(yīng)力時(shí)可以儲(chǔ)存更多的彈性能引起的。n m 記憶臺(tái)套 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)爝的勇一個(gè)范弼是用于脊柱鏷8 彎矯形稠啥侖頓棒 1 l ，o ，在植入人體 后，通過(guò)記憶恢復(fù)變膨產(chǎn)生矯正力，并通過(guò)記憶恢復(fù)變形來(lái)控制矯濺力，克服了不銹鋼 哈侖頓莓震要多次手零調(diào)整矮歪力弱不是，大大減輕了癃久魏痛蕃。其毽熱囂捂、菪袋 等所需要的固定釘或闡定板【】1 6 j 都是將n i t j 合焱的a f 溫度定在體溫以下。先將合金板 ( 藏合金釘?shù)? 按所需形狀記憶處理定挺，在手術(shù)時(shí)，將定性板在冰水中( m s ) 變形 成便于安裝麴形獲，植入所需部位舀意，靠體溫恢復(fù)霜定板形狀，這樣患者瘸苦少，功 墨1 蘭塑 審麟縫 l 嚼嚴(yán)耋炎癥c 毒 羹 ( 浸幽物、降解產(chǎn)物的作用) 藿 鍪 f 每鰓穩(wěn)藕詫 纂 = = 黑i 物理瀲程h 舀纖維震 一囊一羹 l 1 b 駑璧長(zhǎng) ( 表灝茯降積斃鍘，形攮、 鬈 表面糨糙度、漣動(dòng)等作用) 楣容夏菇不楣窖葭應(yīng) 閣1 3 生物材料的組織反應(yīng) 琢g1 3 墨s s u e 辯s p o 璐ee f b l o 越8 餑i 采s 能恢復(fù)快。在血管內(nèi)使用n i t i 食金的報(bào)道最早見(jiàn)于1 9 7 7 顰l ”，以最得到了逐步發(fā)展， 基蘸已經(jīng)有綴多這方蘸黲擐蓮1 1 ”，翔斑栓過(guò)濾器和盤管癱支禁。弛努還有食管、氣警 大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文 和前列腺支架( 2 2 - 2 4 。這些支架主要是利用n i t i 合金的形狀記憶效應(yīng)，使支架以較小的 尺寸植入，植入預(yù)定位置后通過(guò)體溫使支架發(fā)生作用，將狹窄處撐起。 1 3 生物材料的性能要求及其改性 生物材料植入機(jī)體以后，除了要具有必要的理化特性外，還需要滿足在生理環(huán)境下 工作的生理學(xué)要求，即應(yīng)具有良好的生物相容性。這也是生物醫(yī)學(xué)材料區(qū)別于其它材料 的基本特征。通過(guò)材料與機(jī)體組織的直接接觸與相互作用會(huì)產(chǎn)生兩種反應(yīng)：其一是宿主 反應(yīng)，即機(jī)體組織與生物活體系統(tǒng)對(duì)材料作用的反應(yīng)；其二是材料反應(yīng)，即材料對(duì)機(jī)體 生理環(huán)境作用的反應(yīng)。這種反應(yīng)可用圖1 3 來(lái)直觀表達(dá)。 1 31 生物材料的反應(yīng) 宿主反應(yīng)通常分為5 類：即局部組織反應(yīng)、全身毒性反應(yīng)、過(guò)敏反應(yīng)、致癌、致畸、 致突變反應(yīng)和適應(yīng)性反應(yīng)。局部組織反應(yīng)是指機(jī)體組織對(duì)植入手術(shù)創(chuàng)傷的一種急性或炎 性反應(yīng)，是最早的宿主反應(yīng)，其反應(yīng)程度取決于創(chuàng)傷的性質(zhì)、輕重和組織反應(yīng)的能力， 并與機(jī)體本身性質(zhì)有關(guān)。全身毒性反應(yīng)通常是由于植入材料或器件在加工和消毒過(guò)程中 吸收或形成的低分子量產(chǎn)物在機(jī)體內(nèi)滲出或因生理降解所產(chǎn)生的毒性物質(zhì)所引發(fā)的一 種反應(yīng)。這種反應(yīng)一般分為急性和慢性兩種，其中慢性毒性反應(yīng)是因低分子材料在機(jī)體 內(nèi)緩慢釋放和生理降解毒性產(chǎn)物所引發(fā)的。過(guò)敏反應(yīng)比較少見(jiàn)，但其產(chǎn)生的機(jī)理與全身 毒性反應(yīng)相同。致癌、致畸、致突變反應(yīng)一般屬于慢性反應(yīng)，其中致癌反應(yīng)是因材料中 含有的致癌物質(zhì)或材料在體內(nèi)降解中產(chǎn)生的致癌物質(zhì)所致。適應(yīng)性反應(yīng)屬于慢性和長(zhǎng)期 性反應(yīng)，其中包括機(jī)械力對(duì)組織與材料相互作用的影響。 材料反應(yīng)通常包括生理腐蝕、吸收、降解與失效等反應(yīng)。生理腐蝕是材料在生理環(huán) 境作用下的一種腐蝕。這種生理腐蝕對(duì)醫(yī)用金屬材料尤為重要，因?yàn)槿梭w體液是含約l 氯化鈉的充氣溶液，此外還含有其它類型的鹽、有機(jī)化合物、血液、淋巴液與酶等，在 3 7 體溫下是一個(gè)相當(dāng)強(qiáng)的腐蝕環(huán)境，可產(chǎn)生多種類型的腐蝕，如均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、電 偶腐蝕、縫隙腐蝕、晶間腐蝕、磨蝕、腐蝕疲勞和應(yīng)力腐蝕等。生理腐蝕可引起金屬?gòu)?植入體表面脫落，導(dǎo)致過(guò)敏反應(yīng)。生理腐蝕過(guò)程中產(chǎn)生的金屬離子和腐蝕產(chǎn)物會(huì)引起局 部組織反應(yīng)或全身毒性反應(yīng)。用醫(yī)用金屬材料制作的承載部件在生理環(huán)境中容易發(fā)生應(yīng) 力腐蝕和腐蝕疲勞，導(dǎo)致部件損傷和失效。因此，對(duì)于醫(yī)用金屬材料來(lái)講，其發(fā)展歷史 實(shí)際上是尋求能耐生理腐蝕的金屬材料的歷史。吸收是指材料在體液或血液中因吸收某 些成分而改變其性能的過(guò)程。這種吸收過(guò)程是慢性和遠(yuǎn)期反應(yīng)。如人工心臟瓣膜支架在 血液中因選擇性吸收血液中的類脂化合物而變色、鼓脹和開(kāi)裂，不過(guò)借助于支架表面改 性或材料表面復(fù)合可使吸收現(xiàn)象得到控制。降解與失效是材料在生理環(huán)境中兩個(gè)重要的 材料反應(yīng)。生物降解是材料在生理環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞與性質(zhì)蛻變的一個(gè)過(guò)程。在 鎳鈦合金表面多層薄膜的制各研究與評(píng)價(jià) 生理環(huán)境中能發(fā)生降解的材料中有可降解生物陶瓷、可降解高分子材料等。要求是降解 產(chǎn)物對(duì)機(jī)體無(wú)毒性，能參與體內(nèi)的代謝循環(huán)。利用這些材料的降解特性可制造可吸收的 手術(shù)縫合線骨缺損填料等。這是降解有利的方面。但是，作為機(jī)體修復(fù)的替代材料，則 要求在生理環(huán)境中能保持長(zhǎng)期的化學(xué)穩(wěn)定性，不希望發(fā)生降解或吸收。不過(guò)，在生理環(huán) 境條件下，即使是陶瓷或金屬也會(huì)或多或少地發(fā)生降解。除降解外，材料在生理環(huán)境中 失效的途徑還包括磨損、生理腐蝕、吸收和機(jī)械力作用等。因此，對(duì)于一種合格的生物 材料，既要求所引起的宿主反應(yīng)能夠保持在可接受的水平，又要求其材料反應(yīng)不至于造 成材料本身發(fā)生破壞。這種對(duì)材料在生理環(huán)境條件下應(yīng)具有的特殊性能要求通常用生物 相容性( b i o c o m p a 廿b n i t y ) 來(lái)表征。生物相容性可以定義為：材料在特殊的生理環(huán)境中 引起適當(dāng)?shù)乃拗鞣磻?yīng)和發(fā)揮有效作用的能力陋】。對(duì)于生物材料來(lái)說(shuō)，生物相容性評(píng)價(jià)是 必不可少的程序，需嚴(yán)格按照有關(guān)生物學(xué)性質(zhì)規(guī)程和方法進(jìn)行。 132 生物材料中的表面改性 金屬材料的生物相容性與其在生理環(huán)境條件下的耐蝕性有密切的關(guān)系。研究證明： 用于矯形的合金中的金屬組元在人體體液中由于腐蝕可能會(huì)溶出和產(chǎn)生毒性口q 。每一種 金屬元素對(duì)細(xì)胞都有其固有的毒性，但腐蝕決定了金屬在體內(nèi)的存在濃度。因而，合金 表1 3 各類生物醫(yī)學(xué)材料綜合性能比較泌1 t a b1 3c 0 m p a r i s o na i l l 咖gg e n e 腳p r o p e n i e sd i 蜘即tb i o m e d i c a l 大連璉王大學(xué)頸士學(xué)位論文 的釋垂蝕性秘會(huì)金中金屬組元的毒性決定了合金蜒生物相豢蛙。蜃蟄耱金屬我人體建都會(huì) 發(fā)生腐蝕，而且在植入以盾，即使在距離植入物較遠(yuǎn)的組織中也會(huì)測(cè)量到金屬濃魔的 升高，這與離子化有關(guān)，也與金屬或金屬化物在吞噬細(xì)胞作用下在體內(nèi)的繃環(huán)有關(guān)。有 攢多盈素影墑金屬翡腐蝕。多藐和褪糙豹表藹增翱材料譙體內(nèi)發(fā)生電億學(xué)反應(yīng)靜表蕊稠 從而使腐蝕量加大。植入物的高承載部位比低承載部位更容易發(fā)生腐蝕口目。金屬表面的 鏈純罄壹接影噙其瓣鍵行為，鍵銫層瓣終掏、戲分幫癢發(fā)敷浹于愈囂本身瓣性質(zhì)幫掰接 觸的環(huán)境。點(diǎn)陣缺陷、雜質(zhì)和表面污染影響鈍化層的質(zhì)量。熱處理和加工過(guò)程影響壘屬 的晶粒尺寸和金屬的量狀態(tài)并引起襲疆的不均勻性l 硐，這些因豢都會(huì)引起金屬腐蝕性 能發(fā)生變化。金屬裳物材料都是可鈍化金屬，在它們的襲面存在一層致密的鈍化層，鈍 化層一般出金屬氧化物組成，藎結(jié)構(gòu)可以是晶體的也可以是非晶體的。一旦鈍化層的完 整往被酸球，金屬離子藏會(huì)程被破壞疑溶毽，勢(shì)被承努予包盈形成金藩靜鬣鬣純耪，當(dāng) 氯離子存在時(shí)，就會(huì)替代水分子而形成金屬的氯化物溶八體液，導(dǎo)致發(fā)生點(diǎn)蝕，使材料 發(fā)生快速局罄囊蝕 i 蕈失效。 生物暾學(xué)材料成用目的怒對(duì)人體巢些組織和器官進(jìn)行加固、修復(fù)和替代。除了囂求 其有良好的生物力學(xué)相容性，還需要具備優(yōu)趣的施液和綴織相容性。到耳前為止，沒(méi)有 一種材料熊夠完全滿足這一旗床使用黌求，應(yīng)蠲過(guò)程中，仍然存程著各種蠢樣的問(wèn)題。 隨著近幾十年高分子、陶瓷及衍生物趿用材料的迅猛發(fā)展，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，正如材料 森葵毽工鼗領(lǐng)域懿波焉一樣，萃一豹謄季辯綴難滿足理鼴簇學(xué)戇需求，必矮綜臺(tái)各耱辮辯 的優(yōu)勢(shì)，囂相取長(zhǎng)補(bǔ)短，制備出符合臨床需要的器械。襲1 3 中將各類生物醫(yī)學(xué)材料的 練臺(tái)性s 遴行了比較。 在表中可以看到：金屬材料比高分子材科和陶瓷材料獲得更廣泛應(yīng)用的原因主要是 它具有較高的強(qiáng)度、韌性和較好的加工性能；弼一方面，醫(yī)用器械在臨床上失效的原因 大部分婦罄于其不太妊靜生瀚稻容往、耐瘸蝕畿和耐密筏。麩置麓金屬生物材料匏= 述 特點(diǎn)出發(fā)，人們主囂通過(guò)兩種方式來(lái)改善和避免醫(yī)用合壘的不足之處，以滿足不同的臨 藤霉求。一是鼓醫(yī)鞘金屬耪瓣本體入芋，開(kāi)發(fā)辯型合金瓣辯，搖秘蔫痤月最先廣泛的睪盍 臺(tái)金，無(wú)鍋和釩兩種成分的d 型合金：t m z i # ”( t i l 2 m o 幽f e ) 、t i 2 9 n b l 3 t a 4 6 z r 簿， 與t i 秘王4 v 會(huì)金相比，它們其蠢更好的機(jī)械性能和生物棚蜜性l 刈。此外，毅型的無(wú)鐮合 盒( p 5 5 8 ) 已經(jīng)開(kāi)發(fā)成功，眈3 i 6 l 不銹鋼具有更好的機(jī)械性能、電化學(xué)穩(wěn)定牲和耐磨 性能【3 1 】；或者改進(jìn)生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)對(duì)合金化成分、相組成、均勻性及顯微結(jié)構(gòu)的精確控 別，如手l 麓溺淀疆托法醑毒l 出的c 。p 麓不銹鍋，其強(qiáng)度鞠耐癌蛙不燕子鉻合金。二燕對(duì) 醫(yī)用金屬材料表面進(jìn)行物理的或者化學(xué)的表面敬性，以獲得相得蘸彰的綜含性能。 鎳鈦臺(tái)金表謝多蔗薄膜的割罄研究與評(píng)價(jià) 由此可覓，金褥篷物材料舷物相容性與其表磷結(jié)構(gòu)和襲面性髓有密切的聯(lián)系。多種 襲搿改性手毅已經(jīng)糟子金屬生物材料的表面處理。如覆層技術(shù)、陽(yáng)極氧化、熟氧化、陰 扳電弧注入爨金屬、電佬學(xué)撼必、離予柬技術(shù)、等離子沉獲、物瓔氣耀沉積、耗學(xué)氣翱 沉積、表鞭熬訖、激黨表恧處瓚等。這些裹垂處理方法，霹毅鋒封甭褥匏焱屬生物材瓣 選擇應(yīng)用，達(dá)到明恩改善耐蝕性，降低有害離子溶出，提高材料嫩物相容性的目的。 1 ，4n i t i 裔金的表甄特性疑表藏改性 因?yàn)椴牧系纳锵嗳菪耘c其表面的化學(xué)成分、結(jié)構(gòu)、形貌、孔隙率和相組成有密切 的美系，輯戳很多入研究了n i 瓢合金的表面狀態(tài)。大部分研究絡(luò)累陣捌裘明，n f r i 合 衾酌表面霓索為氧、碳、鐵和鐮，其中談主要來(lái)自于空氣污染，鈦和鎳均以氯化物的形 戲存在。雒表覆層出鈦的氧化物( t i 0 2 ) 、少援镲及鑲甄恍物( m o 鞍n 1 2 0 3 ) 組成， 也就是一漂以弱0 2 為纂的鬟純秘層。冀肉表露剿囊n i 髓組成。裝囂處理方法不目封， 氧化膜的厚度和n i 含擻都會(huì)有較大的變化。由于n i 的氧化物穩(wěn)定性低于t i 的氧化物， 新激n i 與西輻比更容器發(fā)生溶解。n i t i 臺(tái)金表面的刪i 比也是一個(gè)變德，研究發(fā)琨， 經(jīng)遵輥槭拋光戳后，n 灞合金寢面韻硝榭i 托為5 5 1 3 j 】，麗當(dāng)經(jīng)過(guò)在水中煮沸戚高激消 毒瑤，該比惶變巍2 3 。4 3 3 1 。舅終一個(gè)與舍金襲藤在關(guān)系豹現(xiàn)象是婁n 聰合鑫經(jīng)j 建在 人髂模擬滾中縵泡域在饞內(nèi)攘入螽，農(nóng)n 玨臺(tái)鑫的表露裁衾存在鈣。媾層，辮在氧豫耱 鈍化膜上生成了鈣。磷屢p “。 多種襲面處理手裁已經(jīng)成用于n i t i 會(huì)金鷯裘黼改鏈。y o s h i 姘”j 等人射經(jīng)過(guò)清洗和 于煤的n j 蕊矯形絲進(jìn)行了研究瑚，發(fā)現(xiàn)矯形絲的寢面鼙現(xiàn)不規(guī)剡“長(zhǎng)島”狀結(jié)構(gòu)，而 雖不均勻。她們?cè)诜踱螢閟 ，? 、濃度為魏9 9 塔3 c l 躲電解殿溶液孛透避電純學(xué)茨應(yīng)，在 電濾密度為1 2 1 s 脒黠遮攆蛙她經(jīng)蝕捧舍金裘囊黲n i 囂素，獲褥富裂靜、均勻多 孔表面，t i 膩i 比值由原來(lái)的2 2 提高到5 9 。指出這種表面修飾可以降低合金的摩擦系 數(shù)，這對(duì)于矯形絲支榘的插稽部檻褶溺重要。采用電弧離子鍍的方法可以在n i t i 襲馘 制備譬n 覆罄 捌，耐蝕性得到了明顯的改善，在5 0 0 m v 戳下鈍化電流密度比拋光的n j t i 低終鼴個(gè)數(shù)璧緩，這已經(jīng)可以必在體內(nèi)撼入鰉n 濺提供綴好懿保護(hù)籜用。e n d 0 ”嘲 袋翅生物功裁鬣自辯n i 弱避囂表露化學(xué)髂饞，瞧鞭縟了綴好麴效泉。壹予人類盤漿糖 漣蟹囪特殊的分子結(jié)構(gòu)和良好的附著性，所以被用來(lái)做n j 骶的表面修飾，形成共價(jià)結(jié) 合。結(jié)果發(fā)現(xiàn)表面附著的粘連畿幽碉顯健進(jìn)威纖維細(xì)胞在金屬表面的擴(kuò)散，指如這種方 法是控制盤麟組織及應(yīng)的有效手段，并有可能形成具有生物活性表筒的盒屬植入物。 隧露健又掰究了經(jīng)避上述表藉慘饞的n i 弱合金在疆9 9 捧a c l 溶液和辯害盎蒲酌綴藏培 券窮旗中的辯蝕性，盡籬處璉遵期衷憝理麴試攆在躕耪分震中煞蠱霧魄捷沒(méi)有最著弱麓 異，但經(jīng)過(guò)表麗處理的試樣的鈍化電流密度明顯低于未處理試樣，說(shuō)明表蕊處理使材料 大連理工大學(xué)醐士學(xué)位論文 的鈍化得到了改善。耐蝕性改善的原因是在合金的表面形成了層交叉緊密連接的硅氧 烷網(wǎng)，限制了溶解氧、金屬離子和與瘸蝕反成有關(guān)的嫩物分子的擴(kuò)教。 激光表面處理在提馘n 誑舍金耐馥性和生物相密性方面也褥到了應(yīng)嗣。 v i l l e m a u x 【3 9 】等人使用準(zhǔn)分子激光器在空氣環(huán)境中對(duì)n i t j 合鑫表面進(jìn)行了重熔處理 ( 醛m ) ，選霜懿是稼；串激光形式，提賚靜最建激光處理工雹參數(shù)是激光琺率密度 i = 1 2 0 0 m j 炯2 ，掃描速度是v = 2 m m ，s - 在此帑件下處理的臺(tái)金寢面h k s 溶液中具有 壤好豹耐蝕能力，與未經(jīng)處理n 泓合金耜魄，痿蝕彀瀛密度鄹鈍讓電流密度降低了兩 個(gè)數(shù)量級(jí)，此外，l s m 處理還可以使自鈍他電位范圍增加一倍，表現(xiàn)出對(duì)點(diǎn)蝕的良好 抗力。他們認(rèn)為l s m 可以照著改善n 汀j 合斑耐蝕性的機(jī)理主癸有以下幾個(gè)方面；1 、 盡管經(jīng)避璉m 楚壤囂在舍眾豹表露存在溶坑辯條帶，毽重熔盛豹表露曼蚜勻。2 、出于 在空氣中進(jìn)行處理有氧的參與，引起合金表面t i ，n i 比例發(fā)生變化，處理后的合眾表面 弧黼i 比受矗。3 、經(jīng)過(guò)處璇墩最的合眾表露的氧化層的厚疫由7 5 n m 提糍到2 。 。4 、 經(jīng)過(guò)瑙m 處理的試樣中含肖氮，表明激光重熔有可能等致在合盒的表面存在瓢的o n 化合物，并起到保護(hù)層的作用。這是迄今為止唯一一篇有關(guān)在n i t i 合金表面進(jìn)行激光 經(jīng)毽懿文獻(xiàn)，盡管文章孛缺少鑷多數(shù)擺， e 魏經(jīng)過(guò)激斃楚理螽合金表瑟懿褥組成、激競(jìng) 重熔層的厚度、熔化層的鼴微組織以及t i 的氧化物成氮化物的種類等，但已經(jīng)表明激 黨表囂處理是提麓n i 曩合金裁蝕能力的一種蠢效手段。 離子注入的方法也可以用于在金屬表面制各羥基磷灰石涂屢，來(lái)獲得生物活性金 屬。楊賢金等人采用化學(xué)沉積在n 蹦合金表麗制取羥簇磷灰石層也得到了很好效果1 4 1 】。 臺(tái)灣榮顰總醫(yī)院熬騷攮等人研究了n 氍表囂不同雛秘氧詫耪靜藤緩行麓。譴霄j 撼n i t i 合金表掰自發(fā)形成的多晶氯化物用化學(xué)的方法侵蝕掉，通過(guò)鈍化制各一屢非晶氧化物。 在透射敷襞下囊察表疆，n i 瓢衰面囊發(fā)形成躲多晶氧豫麴呈短糖談，這攆麓氧化物不可 能完全粳蓋整個(gè)臺(tái)金表面。經(jīng)過(guò)動(dòng)物體內(nèi)植入后的對(duì)隴試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，表面疆盞有非晶氧化 物的n i t i 合金絲未被擊穿，而覆蓋商多晶氧化物的n i n 合金襲面則發(fā)生點(diǎn)蝕或縫隙腐 蝕。表黼經(jīng)過(guò)黎赫億楚理瓣，n 翔食金不論整在體內(nèi)j ；薈是在體紼雛耐蝕鏈都是校黼的， 同時(shí)，非晶氧化物與基體的結(jié)合力很好，可以改善材料的生物相容性。 5 本論文工 鐾愚路 綜上所述，n i t i 合金由于材料中含有超過(guò)5 0 a t 的n i 元素，在體內(nèi)生物環(huán)境中腐 蝕產(chǎn)物巍珂能；l 赧多秘毒幢響應(yīng)。戮此，對(duì)n 蕊合金戇生麴翅客性及我醫(yī)學(xué)上螅應(yīng)用 目前仍窬在爭(zhēng)論。根本f 司麓在于n r r i 合金襲面的鈍化膜穩(wěn)定性不高，容易受到損壞， 且受損后自我修復(fù)或再鈍化能力較麓，使合金的腐蝕遮度加快。研究已經(jīng)襲明：對(duì)n j t i 合金述衙表蟊擎飾可敬鵜藏提高萁程生耱環(huán)境下鵲辯蝕能力，兢囂改善蒸生物穩(wěn)容性。 鐮鈦金壘表露多層薄膜戇$ l 備礤巍與謹(jǐn)贊 麴襲耍覆蒺捩術(shù)、豫攀鄆電化學(xué)技術(shù)、激走處理、離予注入等。這蹙表委技術(shù)效應(yīng)用， 使得人們可以更加安全的使用n j t i 臺(tái)金，其應(yīng)用范圍有可能進(jìn)一步擴(kuò)大。佩對(duì)金屬生 物材料進(jìn)彳亍襲面處理有兩個(gè)問(wèn)題需要特別注意，其一是改性層的生物相容性如何，其二 是浚洼垂與纂俸的結(jié)合能力?？抻猩雉托暂@且與基律其有受好結(jié)合強(qiáng)壤鞠改檻聯(lián) 才有可能在臨床醫(yī)學(xué)中得到應(yīng)用。有鑒于此，本研究分別采用了類余剛石、氯化鈦和羥 基磷灰石三耱 金屬物質(zhì)對(duì)n 援臺(tái)金襲囂進(jìn)行了涂覆，輿傣愨窯分鷹翔下： 第二章對(duì)類金剛石在鎳鈦表面敬性的理論與研究作了進(jìn)步探討，敘述了 s i s i c d i c 梯度薄膜制備的制各放其實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法，并且研究丁類金剛石薄膜的性 質(zhì)。 第三章總結(jié)了氧化鈦和羥基磷灰右薄膜的相關(guān)性能，并以溶膠凝膠法制各出了兩 靜薄膜分別在n i 髓舍金襲疆進(jìn)行涂覆，磅究了薄驥的蛙戇。 第四章對(duì)t i o 搬協(xié)雙層膜性能作了詳細(xì)研究 第五章為全文的結(jié)論和展塑。 大連理王大學(xué)硬舉位避文 2 類金剮磊薄膜麓割餐凝s l 過(guò)渡層對(duì)梯痙類金鄹囂薄貘績(jī)合力戇影溺 研究 2 ；1 前言 在生物材料的皮用中，n i t i 合金具有其他工程材料所不具備的良好特性。然而， n i 戢合金檬入體內(nèi)鹺，含蛋盎質(zhì)、無(wú)楓熊、堿金屬和有機(jī)羧等物壤啦體內(nèi)環(huán)境對(duì)植入物 生物功能餓具有不趣影響，褥會(huì)導(dǎo)致n j 髓合盒中n i 離予韻析i i l l 4 2 j 。因此，如何控制 n i t i 合金植入物植入體內(nèi)后期受體內(nèi)環(huán)境的影響，提高n i t i 合金植入物的生物相容性 至關(guān)重要。 類金剛石( d i a m o n d i j k ec a r b o n ，d l c ) 薄膜的研究近年發(fā)展迅速，主蒙由于類金 月石薄膜具有很高鮑硬度、耐磨性、耐腐蝕性、囂熱性、絕緣性、贏的光學(xué)透過(guò)性。慰 鈦和鈦合盤表面進(jìn)彳予的d l c 薄膜表面改性表明d t c 薄膜的疏水性使其具有良好的瓶液 栩容性【4 3 】。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)醫(yī)用壘屬材料而言，單采用物理氣