关键词： 3D打印   骨科   钛合金   医疗器械   生物学相容性  

摘要： 骨折或骨组织病变引起的骨缺损的治疗一直是骨科领域的难题,植入高性能钛合金假体是治疗骨缺损的有效方法,3D打印技术可以制造多孔结构的低模量钛合金植入物,为上述问题提供较好的解决方案,这种技术设计便捷,在制作骨科植入物方面具有巨大优势。该文采用3D打印技术中的电子束熔融制造了2种Ti-6Al-4V假体样品,包括实体结构骨盆假体和多孔结构骨盆假体。假体力学性能的研究得出棒状拉伸试样的屈服强度和抗拉强度分别为894 MPa和956 MPa,而多孔骨盆假体的压缩模量和抗压强度分别为55 GPa和65.2 MPa。L929细胞毒性试验和MC3T3-E1细胞黏附试验的结果表明假体样品具有良好的生物相容性。采用新西兰大白兔制备股骨髁空腔缺损模型,并植入2种骨盆假体。植入4周后的显微CT扫描结果显示,骨钻引起的骨缺损已经愈合,骨盆假体的多孔结构在孔内形成了一种新的骨小梁结构。总之,3D打印的Ti-6Al-4V骨盆假体具有良好的力学性能,生物相容性和促进新骨生长能力。

关键词： 压铸机   镁合金   精密制造   镁业   轻量化结构   轻金属   战略  

摘要： 日前,宝武镁业科技股份有限公司(以下简称:宝武镁业)全资子公司南京云海轻金属精密制造有限公司(以下简称:南京精密)与伊之密举行战略合作签约仪式。自2013年起,双方就开启了合作之路,宝武镁业陆续引进了50余台伊之密压铸机,2022年9月,伊之密LEAP7000超大型智能压铸机进驻,解决了大型镁合金轻量化结构件的工艺瓶颈。

关键词： 流体切应力   流体剪切力   Ⅰ型胶原   傅里叶红外光谱   生物相容性   生物医用材料   骨修复材料   胶原纤维  

摘要： 目的模拟胶原体内自组装过程,探讨流体切应力在胶原自组装中的作用,为开发具有良好生物相容性和生物力学性能的新型骨修复材料提供理论依据。方法使用浊度实验、天狼猩红染色、动态光散射、扫描电镜、傅里叶红外光谱等多种检测手段对Ⅰ型胶原的自组装过程、分子结构、纤维形貌等进行表征。借助锥板黏度计施加4个不同大小的恒定流体剪切力,通过天狼猩红染色、黏度测定、圆二色光谱、扫描电镜、原子力显微镜等手段探究流体剪切力对胶原自组装过程的影响。结果实Ⅰ型胶原的自组装动力学过程包括成核、生长、平衡3个阶段。胶原溶液浓度越大,组装速度越快,纤维粒径值越大。在流体切应力的作用下,胶原分子链之间的作用力被削弱,纤维粒径值减小,刚性减弱,且在切应力作用下,胶原纤维更易朝单一方向进行组装,形成有序结构。结论成功在体外构建了化学-力学耦合体,更真实地模拟了胶原体内自组装过程。研究结果对于新型骨修复材料的开发和应用具有重要的指导意义,有助于提高生物材料的生物相容性和力学性能,促进生物医用材料等相关领域的发展。

关键词： 胶质瘢痕   抑制神经元   组织修复   TBI   高发性   生物降解性   生物相容性   神经细胞  

摘要： 目的创伤性脑损伤(TBI)作为一种高致残、高致死的高发性疾病,已经成为威胁人类健康的巨大隐患。TBI发生后,大量细胞外基质(ECM)流失、神经细胞的死亡,病变空腔的存在以及胶质瘢痕的形成都会抑制神经元浸润和神经组织功能性再生。前期研究表明基质刚度和黏弹性是影响脑损伤后胶质瘢痕形成和神经细胞浸润的关键因素,水凝胶材料的刚度和黏弹性参数均会影响胶质瘢痕形成。然而,现有的可注射水凝胶由于设计策略有限,并不能适配在体脑组织的黏弹性特征。方法因此,在本研究开发了一种可注射的黏弹性水凝胶HA-PBA/Gel-Dopa(HG)用来填补病变空腔。HG水凝胶不仅可以模拟天然脑组织的主要ECM成分(HA),具有良好生物相容性、生物降解性和止血能力,更可以精准地模拟在体健康脑组织的力学特性。结果和结论HG水凝胶的刚度和黏弹性可以模拟天然脑皮层组织的刚度和黏弹性参数,最大程度地发挥水凝胶的力学微环境优势,在填补病变空腔的同时,抑制胶质瘢痕生成,提高其对TBI的治疗效果。小鼠TBI模型的治疗,进一步证明了HA-PBA/Gel-Dopa水凝胶可以有效减少神经胶质瘢痕的形成(GFAP表达水平相比对照组降低~1.8倍),并促进神经元浸润和神经组织修复。

关键词： 负泊松比结构   响应曲面法   力学性能   骨小梁  

摘要： 基于手性结构和内凹结构设计了一种新型复合负泊松比多孔结构;采用Ti6Al4V钛合金球状粉末,通过选区激光熔化成形技术制备了复合结构试样,基于响应曲面法研究了胞元长度与环径比(0.7~0.9)、杆径(0.4~0.6 mm)和内凹角度(60°~80°)及其交互作用对复合结构试样弹性模量和屈服强度的影响,获得优化的胞元结构参数。结果表明:当孔隙率为75%时,复合结构试样的弹性模量和屈服强度介于手性和内凹结构试样之间;采用小胞元长度与环径比、小杆径和大内凹角度时,复合结构试样的弹性模量较低,采用大胞元长度与环径比、大杆径和小内凹角度时,屈服强度较高;复合结构的优化参数为胞元长度与环径比0.9、内凹角度60.1°、杆径0.546 mm,预测得到该优化复合结构试样的弹性模量为3.71 GPa,与试验值(3.65 GPa)的相对误差为1.64%,说明采用响应曲面法建立的负泊松比结构参数与力学性能关系模型可靠,实测该复合结构试样的屈服强度高达210.36 MPa。

关键词： 镁合金   微弧氧化   层状双金属氢氧化物   疏水性   耐蚀性  

摘要： 通过一步水热法在ZK60镁合金表面微弧氧化(MAO)膜层上制备了肉豆蔻酸(MA)修饰的Mg-Al层状双金属氢氧化物(LDH)复合膜层,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱仪(FTIR)分析了膜层的微观形貌、物相成分及结构,通过接触角测定仪及电化学工作站分析了膜层的润湿性及耐腐蚀性能。结果表明:制备的MA/LDH膜层成功封闭了MAO的微孔,水热温度为120℃时制备的MA/LDH/MAO复合膜层表面LDH片层较为完整均匀,其接触角最大,为143.42°。ZK60、MAO膜层及不同水热温度制备的MA/LDH/MAO复合膜层的耐蚀性由大到小依次为MA/LDH/MAO-120>MA/LDH/MAO-110>MA/LDH/MAO-130>MAO>ZK60,这归因于MA/LDH/MAO-120膜层具有均匀完整的LDH结构及MA插层/表面修饰LDH作用,可有效提高ZK60镁合金的耐蚀性能。

关键词： 铸造镁合金   回炉料   混料   稀盐酸  

摘要： 在铸造镁合金熔炼过程中添加回炉料时,用稀盐酸滴在回炉料锯切的光洁面上,可根据合金表面与稀盐酸反应时不同的反应现象区分铸造镁合金材料牌号。有效识别回炉料成分,防止发生混料、造成成本浪费。

关键词： AZ31镁合金   预制孪晶   高速冲击   帽状试样   吸收功   显微硬度   绝热剪切带   绝热剪切敏感性  

摘要： 为了分析不同孪晶体积分数对材料绝热剪切敏感性的影响,预制具有不同孪晶体积分数的AZ31镁合金。采用分离式霍普金森压杆在200℃、944 s^(-1)条件下对AZ31镁合金帽状试样进行高速冲击试验,采用电子背散射衍射仪和光学显微镜对试样在高应变速率变形前后的微观组织进行观察,计算了试样发生绝热剪切时的吸收能量,比较了绝热剪切带内外的显微硬度。结果表明:不同孪晶体积分数试样内均产生了绝热剪切带,随着孪晶体积分数的增加,绝热剪切带宽度和吸收能量减小,而绝热剪切敏感性增大。

关键词： magnesium alloys   mechanical properties   heat resistance   microstructures   high temperatures   strengthening mechanisms  

摘要： With the increasing attention received by lightweight metals,numerous essential fields have increased requirements for mag-nesium(Mg)alloys with good room-temperature and high-temperature mechanical ***,the high-temperature mechanic-al properties of commonly used commercial Mg alloys,such as AZ91D,deteriorate considerably with increasing *** the past several decades,extensive efforts have been devoted to developing heat-resistant Mg *** approaches either inhibit the gen-eration of thermally unstable phases or promote the formation of thermally stable precipitates/phases in matrices through solid solution or precipitation *** this review,numerous studies are systematically introduced and *** alloy systems,includ-ing those based on Mg–Al,Mg–Zn,and Mg–rare earth,are carefully classified and compared to reveal their mechanical properties and strengthening *** emphasis,limitations,and future prospects of these heat-resistant Mg alloys are also pointed out and dis-cussed to develop heat-resistant Mg alloys and broaden their potential application areas in the future.

关键词： 镁合金   轻量化   微弧氧化   能耗   耐腐蚀性  

摘要： 本文研究了镁合金微弧氧化电解液pH值对涂层能耗及微弧氧化涂层性能的影响。通过氢氟酸调节硅酸钠‐氟化钠电解液pH值分别为10,11,12和13,以恒电流模式获得了终电压为420 V的微弧氧化涂层,表征涂层的形貌、成分、能耗和耐蚀性。研究结果表明,该微弧氧化体系的涂层单位体积能耗随着pH值升高而升高,为35~45 kJ/(dm^(2)·μm),还远称不上低能耗微弧氧化。pH值更高时,涂层厚度减小,总能耗降低,涂层均匀性和致密度提高,结合力更好,主要成分水溶性更低,耐蚀性更好。在pH值为13的电解液中获得的微弧氧化涂层的自腐蚀电流为2.88×10^(‒7)A/cm^(2),较镁合金基体降低了3个数量级。在进行低能耗微弧氧化涂层开发时,要特别注意兼顾能耗和涂层性能。