碳纳米管增强羟基磷灰石生物活性涂层获进展
碳纳米管具有优异的力学性能和非常好的热稳定性,在几千度高温下仍能保持完好的管壁结构。中科院力学所
博士后陈瑶与合作导师虞钢研究员等人,首次采用激光表面合金化技术,在钛合金表面成功制备出多壁碳纳米管增
强羟基磷灰石生物活性涂层。
研究结果表明,混合粉末(碳纳米管与羟基磷灰石混合粉末)中的碳纳米管在激光辐照下与基体材料中Ti元发
生反应形成了TiC,且仍有部分碳纳米管以其特有的管状、多壁层结构保留在涂层中。利用纳米压痕技术对碳纳米
管增强羟基磷灰石复合材料涂层的硬度、弹性模量进行了测试,在压入条件相同的情况下,相对于羟基磷灰石涂层,
碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料涂层的塑性变形能力得以改善。同时,由于涂层中残留的碳纳米管及涂层中原位
生成的TiC,尤其是涂层中保留了具有独特管壁结构的碳纳米管,使得复合材料涂层的硬度随着预置粉末中碳纳米
管含量的增加而显著提高,而弹性模量增加却远低于硬度的增加,主要原因是多壁碳纳米管中存在结构缺陷。
碳纳米管增强羟基磷灰石复合材料涂层的这一特性,在保证涂层材料强度的前提下减小了涂层材料与人体骨骼
弹性模量(约100 GPa)的错配,是一种非常有应用前景的生物活性涂层材料。
(黄茜)