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多孔钛骨组织工程支架设计及孔结构表征

邓珍波 , 周长春 , 樊渝江 , 彭京平 , 朱向东 , 裴玄 , 殷国富 , 张兴栋

针对目前骨组织工程支架微孔结构难以准确设计制备的问题,提出了一种基于点云的参数化建模+3D打印新方法.通过提取cube(C)、diamond(D)、gyroid(G)3种结构的型面函数点云数据,完成对不同孔结构特征的参数化建模.通过对模型有限元力学分析,对不同孔结构特征的多孔钛骨组织支架进行力学设计与订制.借助激光选区熔融(SLM) 3D打印技术,完成对不同孔特征的骨组织支架快速成型.对多孔钛骨组织支架进行了相关材料学表征,包括孔结构表征与力学性能测试.结果表明:参数化模型的快速成型制造,能够有效地设计制备钛合金骨组织工程支架的孔结构特性,且可有效设计订制支架的力学性能,从仿生的角度实现多孔钛合金骨组织工程支架生物学功能的设计优化.

关键词: 多孔钛 , 骨组织工程 , 参数化建模 , 激光选区熔融3D打印 , 孔结构

测量断口分维的周长-最大直径方法

穆在勤 , 龙期威 , 康雁

材料研究学报

本文提出了测量断口分维的周长—最大直径方法,并与周长—面积方法进行了对比。当测量码尺很小时,两种方法所测分维比较接近,当测量码尺增加时,周长—面积方法所测分维有下降趋势,而周长—最大直径方法所测分维比较稳定。

关键词: 小岛法 , fractal dimension of fractured surface , measured yardstick

改善锆合金疖状腐蚀的措施

周长春 , 范洪远 , 张立杰 , 吴华 , 应诗浩 , 李聪

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2006.03.028

锆合金以其独特的物理性能被广泛用于核反应堆堆芯结构材料,随着当前核电进一步向大功率、高燃耗发展,改善锆合金耐腐蚀性能便成为当务之急.介绍了改善锆合金疖状腐蚀的几种常用途径:优化合金成材过程中热加工制度;调节合金元素含量以及化学成分;对合金表面进行特殊工艺处理等.并在此基础上展望了锆合金抗疖状腐蚀技术的发展前景.

关键词: 锆合金 , 疖状腐蚀 , 改善措施 , 表面处理

磷酸钙骨组织工程支架表面微纳米化改性研究

周长春 , 叶兴江 , 肖占文 , 王哲 , 张兴栋

表面技术

目的：研究多孔磷酸钙骨组织工程支架的表面微纳米化改性。方法通过双氧水发泡法制备多孔磷酸钙骨组织工程支架,利用水热法对材料进行微纳米化表面改性。通过扫描电镜观察材料的显微结构,通过 X 射线衍射仪分析测试材料改性层相成分。结果材料改性处理后,孔隙率为(63±8)%,大孔孔径为(310±30)μm。材料表面及内孔壁生成羟基磷灰石微纳米晶粒或晶须,晶须长20~40μm,直径为100~300 nm。结论多孔磷酸钙陶瓷材料的内外表面经水热法处理微纳米化表面改性后,材料性能得到提升。

关键词: 骨组织工程支架 , 多孔磷酸钙陶瓷 , 水热法 , 晶须 , 表面微纳米改性

Zr合金的几种Nb表面合金化工艺的耐蚀性能研究

陈志文 , 范洪远 , 周长春 , 陈道祺 , 王帅 , 应诗浩

表面技术 doi:10.3969/j.issn.1001-3660.2007.05.008

运用直流磁控溅射的方法在Zr-4合金表面预置Nb层,然后对其表面运用激光束、电子束和离子注入3种工艺在Zr-4合金表面添加了Nb元素,研究了相应的组织和性能,发现合金化后样品中Nb元素分布不均匀.对表面改性后的合金作了相应的热处理后,进行了极化曲线研究,结果发现:电子束合金化后形成的β-Zr相阻碍了氧的扩散,提高了合金耐蚀能力;Nb离子注入合金后,注入层中生成了ZrO2和NbN,当注入剂量在1×1017～3×1017个/cm2范围内时,随着注入剂量的增加,耐腐蚀能力增强.

关键词: Zr合金 , 激光合金化 , 电子束合金化 , 离子注入 , 耐腐蚀性能

氟基硅酸钙对碳酸饮料酸蚀后的牙釉质修复作用

董志红 , 宋慧瑾 , 朱晓东 , 周长春 , 聂志萍

中国表面工程 doi:10.11933/j.issn.1007-9289.2016.01.018

针对碳酸饮料对牙釉质的软化及脱矿,选用氟基硅酸钙(F-CaSiO3)生物活性材料进行修复.以可乐、苹果醋、冰红茶3种常规饮料对正常的牙釉质进行浸泡处理后,在模拟人工唾液的环境中浸泡30 min,测试其硬度值的恢复状况.对酸蚀较严重,口腔唾液难以自修复的牙釉质,使用F-CaSiO3进行修复,通过显微硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和X射线能谱(EDS)进行测试分析.结果表明,碳酸饮料在不同时间内均对牙釉质有一定的损害,随时间的延长,饮料对牙齿的脱矿越显著,其中可口可乐表现为最严重,浸泡30 min后钙磷摩尔比降到1.32.在模拟口腔唾液中浸泡30 min后,硬度值有一定的提高;酸蚀严重的可口可乐样品,通过模拟刷牙的形式使用F-CaSiO3进行修复,在口腔唾液环境中仿生矿化3d后,表面形成一层矿化层,成分和牙釉质基体接近,钙磷比恢复到1.58,接近于牙釉质,且表面硬度值优于酸蚀的牙釉质,补充了矿物质的流失.F-CaSiO3生物活性材料,可作为一种修复牙齿脱矿的试剂,保护牙齿及预防龋齿发生.

关键词: 牙釉质 , 酸蚀 , 氟基硅酸钙 , 再矿化

自然唾液中介孔生物活性玻璃诱导牙釉质仿生再矿化研究

董志红 , 聂志萍 , 周长春

无机材料学报 doi:10.15541/jim20150300

将介孔生物活性玻璃用于修复酸蚀的牙釉质,样品经模拟刷牙后,浸泡在自然唾液中.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、聚焦离子束(FIB)切割后透射电镜(TEM)观察、X射线能谱分析(EDX)、选区电子衍射(SAED)分析,及纳米压痕力学测试等表征显示,经过介孔生物活性玻璃处理后的牙釉质,在唾液中浸泡6h,牙釉质表面形成棒状类骨磷灰石;浸泡24 h,表面形成均匀矿化层,厚度约为100 nm,且和牙釉质基体结合紧密,钙磷比接近牙釉质基体.矿化层在300 μN作用下,出现划痕爆破值,其显微力学性能为(3.37±0.62) GPa,弹性模量为(60.48±4.56) GPa,均达到未酸蚀牙釉质的75％.实验结果表明,介孔生物活性玻璃可较快地诱导矿化,有望用于酸蚀牙釉质修复及早期龋齿的预防.

关键词: 牙釉质 , 介孔生物活性玻璃 , 再矿化

高效液相色谱法同时测定长春花中的文多灵、长春质碱和脱水长春碱

杨蕾 , 唐中华 , 祖元刚

色谱 doi:10.3321/j.issn:1000-8713.2007.04.022

运用高效液相色谱(HPLC)梯度洗脱同时测定了长春花中的文多灵、长春质碱和脱水长春碱等3种生物碱.色谱柱为Waters 5C18-MS-Ⅱ(4.6 mm×250 mm),流动相为甲醇-1%二乙胺(磷酸调pH至7.3)系统,梯度洗脱,检测波长220 nm,柱温25 ℃.实验结果表明,文多灵、长春质碱和脱水长春碱等3种生物碱分别在0.03～1 mg/mL,0.03～1 mg/mL和0.01～0.5 mg/mL时线性关系良好,平均加样回收率分别为96.8%,97.0%和96.4%,相对标准偏差(RSD)分别为1.53%,1.37%和1.96%.用该法同时检测了不同干旱条件处理下长春花样品中的文多灵、长春质碱和脱水长春碱,方法准确、快速、简便.

关键词: 高效液相色谱法 , 文多灵 , 长春质碱 , 脱水长春碱 , 长春花

由面积-周长关系测量的分形维数与材料韧性的关系

穆在勤 , 龙期威

材料研究学报

本文分析与研究了Slit Island Method(SIM)测量断口磨面“小岛”周长-面积关系,指出由这种方法所测得的分形维数Dm 不是金属断裂表面的真正分形维数D_o,D_m 取决于测量“小岛”时的码尺长度并与D_o 有定量关系。只有当测量码尺足够小时,D_m 才接近真正的分形维数D_o。同时指出,许多作者所得到的D_m 与韧性之间相反变化的原因是由于测量码尺太大造成的,当测量码尺的绝对长度小于临界长度,即“小岛”周长Koch 曲线始图的边长时,D_m 与韧性之间才会呈现正变化的关系。

关键词: 分形维数 , yardstick , slit island method(SIM) , fracture toughness , fracture surface