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细菌纤维素/羟基磷灰石@聚醚砜骨膜支架的制备及其性能研究

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纤维素科学与技术 2024年第1期32卷 19-27,I0001页

作者：要武杰张全超朱享波杨志伟万怡灶华东交通大学江西省纳米生物重点实验室江西南昌330000 华东交通大学材料科学与工程学院江西南昌330000 天津大学材料科学与工程学院天津300072

骨膜作为骨缺损修复过程中营养物质的来源及膜内成骨过程中的核心位点,其结构和功能的重建对大尺度骨缺损的修复起到极其重要的作用。基于此,为了模拟天然骨膜的结构和功能,将聚醚砜(PES)和羟基磷灰石(HAp)混合,通过静电纺丝制备HAp@PE... 详细信息

骨膜作为骨缺损修复过程中营养物质的来源及膜内成骨过程中的核心位点,其结构和功能的重建对大尺度骨缺损的修复起到极其重要的作用。基于此,为了模拟天然骨膜的结构和功能,将聚醚砜(PES)和羟基磷灰石(HAp)混合,通过静电纺丝制备HAp@PES静电纺纤维膜(HPES),然后通过膜液界面培养法与细菌纤维素(BC)复合,获得了具有微米―纳米结构的BC/HAp@PES(BC/HPES)支架。扫描电镜结果表明,该支架微米―纳米纤维交错分布,且HAp成功复合在微米纤维上。所制备的支架具有良好的力学性能。进一步研究表明,成骨细胞在支架表面表现出良好的增殖和铺展能力,不仅如此,该支架还具有良好的成骨分化诱导能力。因此,这种具有仿生微纳纤维结构且负载HAp的骨膜支架有望用于大尺度骨缺损修复领域。

关键词：细菌纤维素微纳纤维羟基磷灰石人工骨膜膜液界面培养法

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形状记忆聚合物表面响应性润湿性研究进展

材料导报 2022年第21期36卷 201-209页

作者：王冕张全超敖海勇万怡灶华东交通大学先进材料研究院江西省纳米生物重点实验室南昌330013 天津大学材料科学与工程学院天津300072

润湿性是固体材料表面的一种重要性质,会影响材料的各种功能。随着人们对材料性能要求的不断提高,具有固定润湿性能的表面已不能满足复杂多变的应用环境,亟需开发各种具有响应性润湿性的表面。在这种背景下,形状记忆聚合物(SMP)基响应... 详细信息

润湿性是固体材料表面的一种重要性质,会影响材料的各种功能。随着人们对材料性能要求的不断提高,具有固定润湿性能的表面已不能满足复杂多变的应用环境,亟需开发各种具有响应性润湿性的表面。在这种背景下,形状记忆聚合物(SMP)基响应性润湿性表面因具有简单方便及良好的可控性等优点,在液滴定向传输、气泡收集和油水分离等领域具有巨大的应用潜力,引起了人们的广泛关注。众所周知,调控SMP表面的微结构及形状记忆编程手段是控制SMP表面响应性润湿性的重要方法。虽然众多文献均对此进行了简单探讨,但是二者到底如何影响SMP表面的响应性润湿性,尚缺乏系统而深入的论述。本文基于SMP材料表面不同的微结构(微柱阵列、多孔结构、纹路结构及二元杂化结构),从垂直热压、倾斜热压、选区热压及热拉等编程手段出发,综述了近年来SMP表面响应性润湿性方面的研究进展,并着重介绍了不同的编程及形状记忆回复参数对材料表面响应性润湿性能的影响。最后,指出了当前SMP响应性润湿性表面存在的问题及可能的发展方向。本文通过梳理表面微结构和编程手段调控SMP表面可控润湿性的最新进展,以期帮助材料领域相关研究人员加深对SMP基响应性润湿性表面的理解,并为智能表面响应性润湿性的研究和开发提供技术及理论指导。

关键词：响应性润湿性形状记忆聚合物微结构编程

三维编织超高分子量聚乙烯纤维／碳纤维／环氧树脂混杂复合材料力学行为及混杂效应

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复合材料学报 2008年第6期25卷 52-58页

作者：何芳王玉林万怡灶黄远天津大学材料学院天津市材料复合与功能化重点实验室天津300072

采用复合处理工艺对三维混杂超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维编织体进行表面处理,通过RTM工艺制备了环氧树脂基混杂复合材料(UHMWPE/CF/ER),并研究了其力学性能及混杂效应。结果表明,在纤维总体积分数一定的情况下,随着超高分子量聚乙烯纤... 详细信息

采用复合处理工艺对三维混杂超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维编织体进行表面处理,通过RTM工艺制备了环氧树脂基混杂复合材料(UHMWPE/CF/ER),并研究了其力学性能及混杂效应。结果表明,在纤维总体积分数一定的情况下,随着超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维混杂比的减小,复合材料的弯曲强度、弯曲模量及压缩强度增大,而其纵向剪切强度及冲击韧性降低。三维编织混杂复合材料的断裂机制由混杂纤维的混杂比及其性质决定,通过调节混杂比可实现对复合材料力学性能的有效调控。

关键词：三维编织混杂复合材料力学性能混杂效应

碳纤维增强明胶(C/Gel)生物复合材料的溶胀动力学研究

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复合材料学报 2002年第4期19卷 33-37页

作者：万怡灶王玉林成国祥天津大学材料科学与工程学院天津300072

分别采用溶液交联和蒸汽交联法制备了 CL/Gel复合材料 ,溶液交联 CL/Gel复合材料的溶胀行为可用二次速率方程描述 ,但不满足 Fick定律 ;蒸汽交联 CL/Gel复合材料的溶胀既不能用二次速率方程表达 ,也不满足Fick定律 ,其溶胀度低于前者。... 详细信息

分别采用溶液交联和蒸汽交联法制备了 CL/Gel复合材料 ,溶液交联 CL/Gel复合材料的溶胀行为可用二次速率方程描述 ,但不满足 Fick定律 ;蒸汽交联 CL/Gel复合材料的溶胀既不能用二次速率方程表达 ,也不满足Fick定律 ,其溶胀度低于前者。虽然溶液交联 CS/Gel复合材料的溶胀与溶液交联 CL/Gel复合材料遵循同样的规律 ,但 CS/Gel复合材料的平衡溶胀度 W∞ 和溶胀速率 K∞ 均小于相应的 CL/Gel复合材料。结果表明 ,纤维形式和含量对 C/Gel生物复合材料的溶胀性能有较大的影响 ,笔者对其影响机制进行了初步探讨。

关键词：碳纤维增强生物复合材料溶胀动力学明胶

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三维四向编织复合材料体胞模型的修正

复合材料学报 2004年第2期21卷 128-133页

作者：王迎娜王玉林万怡灶天津大学材料科学与工程学院天津300072

　基于弹性理论建立了三维四向编织复合材料的交叉模型。这种模型简单,易于计算,易于程序化,但弹性常数计算结果有一定误差。本文作者总结了影响三维编织复合材料弹性常数的因素,并首次对三维编织复合材料的交叉模型进行了两次修正。每... 详细信息

　基于弹性理论建立了三维四向编织复合材料的交叉模型。这种模型简单,易于计算,易于程序化,但弹性常数计算结果有一定误差。本文作者总结了影响三维编织复合材料弹性常数的因素,并首次对三维编织复合材料的交叉模型进行了两次修正。每次修正的原因与结果不同。首先对传统的单向复合材料的体胞模型进行修正;基于此,又考虑了编织体结构的纤维束的曲线弧度的影响,并应用正弦曲线模拟了纤维束的曲线弧度,对模型进行第二次修正。由修正后的交叉模型应用MATLAB计算了三维编织复合材料的弹性模量和拉伸载荷下纤维束截面的应力情况。由两次修正的交叉模型计算的弹性常数与试验结果符合较好。由应力大小分析了三维编织复合材料破坏的应力解释。

关键词：两次修正交叉模型三维四向编织复合材料曲线弧度应力分析 MATLAB

天然细菌纤维素增强不饱和聚酯树脂复合材料的制备及性能

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复合材料学报 2008年第6期25卷 140-145页

作者：黄远万怡灶扈立何芳王玉林天津大学材料科学与工程学院天津300072

将天然纤维-细菌纤维素(BC)作为增强材料加入不饱和聚酯树脂(UPR)基体中,采用RTM工艺制备BC/UPR复合材料,并对其力学性能、吸湿性能进行了研究。通过紫外辐照方法探讨了BC/UPR复合材料的降解性能。研究结果表明:通过对细菌纤维素的表面... 详细信息

将天然纤维-细菌纤维素(BC)作为增强材料加入不饱和聚酯树脂(UPR)基体中,采用RTM工艺制备BC/UPR复合材料,并对其力学性能、吸湿性能进行了研究。通过紫外辐照方法探讨了BC/UPR复合材料的降解性能。研究结果表明:通过对细菌纤维素的表面改性,在亲水性的天然纤维和疏水性的高聚物基体之间形成了化学键结合,提高了BC/UPR复合材料的力学性能;BC纤维体积分数的增加也有助于提高力学性能,当纤维体积分数为20%时,该复合材料拉伸强度最高可达152.9MPa;BC/UPR复合材料的吸湿过程符合Fick定律,吸湿可导致力学性能下降;BC/UPR复合材料吸收光能后,表面含氧官能团数量增加,发生一定程度的光降解。

关键词：天然纤维增强树脂基复合材料细菌纤维素不饱和聚酯树脂力学性能光降解

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钛离子注入镁钙锌合金在SBF中的耐腐蚀性

材料研究学报 2010年第4期24卷 383-388页

作者：毛丽贺王玉林万怡灶何芳黄远天津大学材料科学与工程学院天津300072 天津市材料复合与功能化重点实验室天津300072 天津工业大学材料科学与工程学院天津300160

通过X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕、三电极体系法和扫描电子显微镜(SEM)对Mg-1.0%Ca-1.0%Zn(质量分数)镁合金表面注入元素的含量和分布、合金的表面硬度和弹性模量、在SBF中的极化曲线、浸泡后的合金形貌进行了观... 详细信息

通过X射线能谱仪(EDS)、X射线光电子能谱(XPS)、纳米压痕、三电极体系法和扫描电子显微镜(SEM)对Mg-1.0%Ca-1.0%Zn(质量分数)镁合金表面注入元素的含量和分布、合金的表面硬度和弹性模量、在SBF中的极化曲线、浸泡后的合金形貌进行了观测和表征,研究了合金在钛离子剂量为1.5×10^(17)cm^(-2)注入条件下在模拟体液(Simulated BodyFluid,SBF)中的耐腐蚀性。结果表明:对于钛离子注入的镁合金,随着注入剂量的增加合金表面元素的含量增加,注入的钛在合金表面形成TiO_2层,合金的表面硬度和弹性模量增加,在100 nm深度处表面硬度达到最大;同时,合金的极化阻力增大,提高了耐腐蚀性能.

关键词：材料失效与保护生物材料镁钙锌合金离子注入耐腐蚀性

仿生矿化法制备可降解羟基磷灰石／氧化细菌纤维素复合材料

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复合材料学报 2008年第6期25卷 7-11页

作者：李建万怡灶黄远何芳王玉林天津大学材料学院天津市材料复合与功能化重点实验室天津300072

细菌纤维素是具有天然纳米网状结构的支架材料,对其进行氧化改性后可获得可调控的降解性能。通过仿生矿化氧化改性的细菌纤维素支架,制备了可降解羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合骨组织工程支架材料。观察并分析了仿生矿化过程氧化细菌... 详细信息

细菌纤维素是具有天然纳米网状结构的支架材料,对其进行氧化改性后可获得可调控的降解性能。通过仿生矿化氧化改性的细菌纤维素支架,制备了可降解羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合骨组织工程支架材料。观察并分析了仿生矿化过程氧化细菌纤维素的降解和羟基磷灰石的形成,并通过SEM、EDS、XRD对羟基磷灰石在可降解氧化细菌纤维素支架上沉积进行了表征,矿化7天的羟基磷灰石/氧化细菌纤维素复合材料表面和内部均有磷灰石形成,测得磷灰石的钙磷比为1.75,主要为羟基磷灰石,伴有少量碳羟磷灰石。结果表明,使用仿生矿化法成功获得了一种新型可降解羟基磷灰石/氧化纤维素复合材料支架。

关键词：细菌纤维素羟基磷灰石仿生矿化可降解

Al_2O_3/铜合金复合材料的磨损特性研究

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材料工程 1997年第11期25卷 6-8,11页

作者：万怡灶王玉林成国祥杜希文罗红林曹阳天津大学材料系

研究了冷压烧结Ａｌ２Ｏ３／铜合金复合材料在摩擦条件下的磨损特性。采用化学镀的方法在一些Ａｌ２Ｏ３颗粒表面包覆铜镍，获得了具有不同界面结合强度的Ａｌ２Ｏ３／铜合金复合材料，进而研究了界面结合强度对该复合材料耐磨性的影响... 详细信息

研究了冷压烧结Ａｌ２Ｏ３／铜合金复合材料在摩擦条件下的磨损特性。采用化学镀的方法在一些Ａｌ２Ｏ３颗粒表面包覆铜镍，获得了具有不同界面结合强度的Ａｌ２Ｏ３／铜合金复合材料，进而研究了界面结合强度对该复合材料耐磨性的影响。本文还探讨了颗粒大小及体积分数对其耐磨性的影响。

关键词：铜合金复合材料界面结合强度耐磨性