检索结果-南通市图书馆

作者：刘敏中南大学

学位级别：硕士

铌具有优异的生物相容性、耐腐蚀性以及良好的力学性能,是一种非常有潜力的骨科用金属植入体材料。为保证植入体的稳定可靠,植入体通常需要与患者的损伤部位相匹配,植入体的个性化定制成为了一个重要的研究方向,选区激光熔化技术(Select... 详细信息

铌具有优异的生物相容性、耐腐蚀性以及良好的力学性能,是一种非常有潜力的骨科用金属植入体材料。为保证植入体的稳定可靠,植入体通常需要与患者的损伤部位相匹配,植入体的个性化定制成为了一个重要的研究方向,选区激光熔化技术(Selective Laser Melting,SLM)因其极高的成形自由度而应用于植入体的个性化定制。本文以纯铌为研究对象,引入了多孔结构,采用SLM技术分别制备块体纯铌和多孔铌,系统研究了工艺参数对块状铌的相对密度和力学性能的影响以及氧含量对块状铌的组织和力学性能的影响,探索了孔结构和单胞尺寸对多孔铌的力学性能和生物相容性的影响。主要研究内容和结果如下:(1)开展了SLM成形纯铌的工艺研究,揭示了激光能量密度对纯铌的相对密度、组织和力学性能的影响规律。随着能量密度的增加,SLM成形铌的相对密度稳步上升,孔隙逐渐消除,在能量密度为146J/mm时,铌达到了99.8%的最大相对密度,而能量密度的进一步增加则会导致孔隙的增加和相对密度的下降。SLM成形铌的平均晶粒尺寸为70μm,并且有大量的小角度晶界和高密度的位错,在建造方向上存在较弱的丝织构。铌的屈服强度和极限拉伸强度随着能量密度变化的规律与相对密度一致,在能量密度为146 J/mm时达到最高的屈服强度550 MPa,极限抗拉强度为630 MPa,断后伸长率为26%。氧含量的增加提高了铌的抗拉强度,但是大大降低了其塑性。当氧含量从0.05 wt.%增加到0.23 wt.%时,铌的断裂伸长率从26%降低至2%以下。(2)研究了孔结构和单胞尺寸对SLM成形多孔铌的屈服强度和弹性模量影响规律。单胞尺寸为2 mm×2 mm×2 mm时,带圆角十二面体结构的多孔铌屈服强度和弹性模量最大,分别为120 MPa和1.9 GPa,大于最小周期曲面结构(41 MPa,1.3 GPa)、金刚石结构(8MPa,0.5 GPa)和十二面体结构(6 MPa,0.2 GPa)。当多孔铌的孔结构一定时,随着单胞尺寸的增大,金刚石结构和十二面体结构的屈服强度和弹性模量不断增大,但是最小周期曲面结构的屈服强度和弹性模量反而不断降低。(3)研究了孔结构和单胞尺寸对多孔铌的细胞毒性、细胞黏附效果以及成骨细胞分化能力的影响。金刚石结构和十二面体结构多孔铌的细胞毒性小、细胞黏附效果好,其成骨细胞诱导分化能力随着孔径的增大出现先增强后减弱的现象,在孔径为0.55 mm时其诱导分化能力最强。图46幅,表6个,参考文献93篇

关键词：生物医用植入体多孔铌选区激光熔化

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多孔铌基生物材料的制备及其性能研究

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中国临床解剖学杂志 2013年第1期31卷 89-94页

作者：熊建义欧阳建安王大平阮建明朱伟民费志强张洪深圳市第二人民医院骨科深圳市组织工程重点实验室广东深圳518035 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083

目的制备多孔铌并评价其相关性能。方法采用新型的泡沫浸渍法,以聚氨酯泡沫为载体制备出具有较高强度和良好生物相容性的多孔铌基材料。并借助分析天平、XRD、CS600碳硫测试仪和SEM对多孔铌的孔隙率、性能和微观结构进行了测试及观察,... 详细信息

目的制备多孔铌并评价其相关性能。方法采用新型的泡沫浸渍法,以聚氨酯泡沫为载体制备出具有较高强度和良好生物相容性的多孔铌基材料。并借助分析天平、XRD、CS600碳硫测试仪和SEM对多孔铌的孔隙率、性能和微观结构进行了测试及观察,运用细胞生物学技术评价多孔铌的细胞生物相容性。结果多孔铌具有三维、连通孔隙结构且无任何杂质相,孔隙率为71.4%,孔径500μm,平均密度为2.45 g/cm3,具有与人体松质骨相匹配的弹性模量和抗压强度;多孔铌不影响成骨细胞的增殖、黏附和表型表达。结论多孔铌具有高孔隙率结构,良好的力学性能及细胞生物相容性。

关键词：多孔铌泡沫浸渍生物相容性

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沫浸渍法制备多孔铌生物材料及其性能

沫浸渍法制备多孔铌生物材料及其性能

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作者：王军中南大学

学位级别：硕士

金属铌具有优良的生物活性和生物相容性以及最低的生物毒性,近年来逐渐成为生物科学家们研究的热点。传统的金属生物材料由于比重大,弹性模量高,生物活性差等缺点,减弱了植入效果。因此设计和制造出具有优良的生物活性和生物力学相容性... 详细信息

金属铌具有优良的生物活性和生物相容性以及最低的生物毒性,近年来逐渐成为生物科学家们研究的热点。传统的金属生物材料由于比重大,弹性模量高,生物活性差等缺点,减弱了植入效果。因此设计和制造出具有优良的生物活性和生物力学相容性的多孔铌生物材料成为了科学家的研究热点。本论文采用有机泡沫浸渍法制备多孔铌生物材料。首先,配置不同浓度的聚乙烯醇溶液,采用不同型号的聚氨酯有机泡沫作为模板来制备具有不同浸渍量的多孔铌坯体,从而获得具有最佳孔隙率的多孔铌试样;其次,采用中频加热炉对多孔铌坯体进行烧结,通过设定不同的烧结温度、时间进行对比试验,优化多孔铌试样的力学性能,从而得到最佳的烧结参数;最后,利用流体静力学法测量多孔铌试样的孔隙度,采用电子万能试验机测试多孔铌试样的抗压强度和弹性模量,通过SEM、立式显微镜对多孔铌试样的孔隙形貌、微观组织结构、断口形貌以及碳氧元素含量及分布进行了分析和观察。研究结果表明：多孔铌试样的浸渍量随着聚乙烯醇（PVA）的浓度增加先增加后降低,而多孔铌试样的孔隙率则是先降低后增加,PVA最佳浓度为5%,对应的孔隙率为65.8%;多孔铌保留了泡沫的三维连通孔隙形貌,与松质骨相似,孔隙尺寸在300-500μm之间,材料表面凹凸不平,粗糙,在孔壁上还存在大量的微孔;多孔铌试样的压缩曲线分为三个阶段,存在一个应力平台;随着孔隙率的增加多孔铌试样的抗压强度逐渐降低,弹性模量也逐渐变小;烧结温度为1750℃时抗压强度具有最大为36.69MPa,弹性模量为0.817GPa之间,与人体骨小梁的力学性能相一致;随着烧结时间的增加力学性能也随之提高,烧结时间为2h时弹性模量和抗压强度达到最大值0.815GPa和36.6MPa;多孔铌试样的断面呈扇形花样,属于脆性断裂;碳氧在铌中形成间隙式固溶体,烧结后易在孔隙边缘处富集,所形成的脆性相使铌的塑形降低。

关键词：多孔铌泡沫浸渍法孔隙参数力学性能

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