关键词： 镁合金   稀土   析出相   腐蚀   第一性原理  

摘要： 稀土合金化是提高镁合金力学性能和耐蚀性能的有效途径之一,但稀土第二相通常会与镁基体构成微电偶对,从而诱发镁合金的局部腐蚀。本文将实验表征与第一性原理计算相结合,研究了轻稀土元素Ce和Nd,重稀土元素Gd和Y对镁合金腐蚀行为的影响机理,重点考察了二元稀土镁合金中稀土第二相与基体相的功函数和表面能变化,第二相与基体相的电子性质以及第二相与基体的界面能与镁合金腐蚀行为的相关性。分别在纯镁中添加质量分数为0.3%的Ce和Nd,3.5%的Gd和Y,形成Mg-0.3%Ce,Mg-0.3%Nd,Mg-3.5%Gd和Mg-3.5%Y二元稀土镁合金。采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)以及透射电子显微镜(TEM)研究了二元稀土镁合金中析出相的形貌、成分及结构。发现添加稀土元素后,镁合金晶粒明显细化。合金中第二相的数量较少,合金对应的稀土相分别为长条状和颗粒状的MgCe相、不规则形状MgNd相、椭圆型MgGd相和零星分布的颗粒状MgY化合物。采用扫描电子显微镜(SEM)和扫描电化学显微镜(EC-AFM)观测了稀土镁合金的腐蚀情况,发现纯镁以点蚀为主,Mg-Ce、Mg-Nd合金出现了丝状腐蚀,由局部腐蚀向周围扩散引发大面积腐蚀,第二相MgCe和MgNd在镁合金腐蚀过程中没有明显的微电偶作用。结合电化学测试结果发现,Mg-Ce、Mg-Nd合金均比纯镁的腐蚀速率快,Mg-Ce合金比Mg-Nd的腐蚀速度更快。Mg-Gd、Mg-Y合金的腐蚀是以微电偶腐蚀引起的点蚀为特征,MgGd相作为阴极相,促进周围的基体腐蚀;MgY在腐蚀过程中作为阳极相自身溶解。Mg-Gd和Mg-Y合金均比纯镁的耐蚀性好,Mg-Gd合金的耐蚀性优于Mg-Y合金。第一性原理计算结果表明轻稀土元素Ce和Nd的添加,降低了第二相和镁基体的结合能,态密度表明稀土第二相的稳定性高于基体相,纯镁的稳定性最差。第二相和基体相的不同晶面的电子功函数和表面能的计算结果表明,功函数越大,对应晶面的表面能越小。MgCe和MgNd的电子功函数数值与基体相的电子功函数相近,这是它们微电偶作用不明显的主要原因。SKPFM的测试结果与两相间的功函数变化规律基本一致。稀土元素Ce和Nd的添加降低了镁(0001)基面的电子功函数,添加Ce元素后其电子功函数由3.66e V降为3.53e V,添加Nd元素后其电子功函数降为3.58e V,稀土元素Ce和Nd主要通过影响镁合金基体的表面的功函数和表面能(代表表面稳定性)来影响Mg-Ce和Mg-Nd的腐蚀行为。第一性原理计算结果表明重稀土元素Gd和Y的添加,提高了合金第二相和基体相的稳定性。通过对MgGd、MgGd、MgY、MgY、α-Mg的结合能,电子态密度的计算,得到稀土第二相与基体相稳定性的强弱顺序为:MgGd>MgGd,MgY>MgY。第二相与基体相的不同表面电子功函数的计算结果表明了MgGd的功函数高于基体,在腐蚀过程中不容易失去电子,充当阴极相,MgY的功函数低于基体相,易失去电子,充当阳极相,两相界面能的计算结果表明MgY与基体的界面能高于MgGd,界面能量高,微电偶腐蚀更为强烈。可见稀土第二相与基体的微电偶腐蚀行为主要受到第二相的功函数与两相界面能的影响。

关键词： 二维纳米材料   粒径大小   抗菌性   生物相容性  

摘要： 目的：　　耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）感染是全球公共卫生领域的巨大挑战，由于其多重耐药机制，常规抗生素难以取得理想治疗效果。而MRSA也已被确定是软组织及骨感染的最常见病原体之一，在种植体相关感染中尤为常见。Ti3C2Tx是一种新型二维纳米材料，已被证实具有一定的抗菌能力。但如何把握Ti3C2Tx性能相关影响因素，如何有效调控Ti3C2Tx特性对开发新型应用材料至关重要。我们通过前期研究发现尺寸大小对诸如石墨烯类的二维材料的性能起关键作用，因此本实验通过制备不同片层横向尺寸大小Ti3C2Tx分散液，探究Ti3C2Tx粒径相关性体内外固有抗菌性及光热抗菌性，检测其作为杀菌剂及光热剂对抗耐药菌感染的联合效力，分析粒径大小作为影响因素的作用及深部机理，进一步加深针对Ti3C2Tx作为生物活性材料的认识。　　方法：　　1、使用优化蚀刻法制备Ti3C2Tx纳米片原液，通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）进行形貌观测，通过X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）进行化学表征分析。　　2、不同超声工序制备不同片层尺寸的纳米片分散液，使用原子力显微镜（AFM）进行形貌观察，采用动态光散射（DLS）及激光多普勒电泳（LDE）检测粒径、多分散系数及Zeta电位，利用酶标仪测绘紫外吸收光谱。　　3、通过菌落形成单位计数探究不同片层尺寸Ti3C2Tx纳米片在对抗MRSA浮游菌及生物膜方面的固有抗菌能力，通过扫描电镜（SEM）观测不同粒径Ti3C2Tx与MRSA相互作用情况及细菌形貌变化，通过原子力显微镜（AFM）测定不同粒径Ti3C2Tx与MRSA之间黏附力，通过定量胞内内容物溢出量判断MRSA与不同粒径Ti3C2Tx共培养后细胞破裂程度。　　4、使用酶标仪测定不同粒径Ti3C2Tx纳米片在808nm处消光系数，通过近红外激光发射器及热成像系统分析各粒径组别Ti3C2Tx光热转换效率及光热稳定性。　　5、通过菌落形成单位计数探究不同片层尺寸Ti3C2Tx纳米片在近红外激光（NIR）作用下对抗MRSA浮游菌及生物膜方面的光热抗菌能力，通过扫描电镜（SEM）观测MRSA浮游菌及生物膜生长状态。　　6、将小鼠成纤维细胞L929与不同片层尺寸Ti3C2Tx共培养，使用CCK-F检测、活/死细胞染色及细胞骨架荧光染色分析各粒径梯度Ti3C2Tx纳米片体外生物相容性。建立小鼠皮内注射模型，通过组织学切片观测Ti3C2Tx纳米片机体内局部组织反应，评估Ti3C2Tx纳米片体内生物相容性。　　7、建立小鼠背部软组织感染实验模型，通过近红外激光（NIR）及热成像系统检测材料体内光热转换情况，拍照记录每日感染灶进展情况，收集组织匀浆液后通过菌落形成单位计数定量评估Ti3C2Tx抗菌能力，通过组织学切片检测局部炎性反应状态定性评估Ti3C2Tx抗菌能力。　　结果：　　1、材料表征显示Ti3C2Tx纳米片产物纯度高，组分稳定，表面具有丰富官能团。二维纳米片形貌良好，片层尺寸较大且片层厚度较薄。　　2、三种粒径梯度Ti3C2Tx纳米片构建成功，分别为L（平均粒径497.3nm）、M（平均粒径347.3nm）、S（平均粒径195.9nm），多分散系数均小于0.5，片层厚度均为1-2nm单层结构，Zeta电位值-24mV至-23mV。　　3、Ti3C2Tx纳米片在对抗MRSA浮游菌及生物膜方面的抗菌效应呈现出粒径依赖形式，即抗菌能力排序为S＞M＞L，其中S粒径组Ti3C2Tx抗菌机理主要来源于强大的边缘切割效应所导致的细胞破裂，而L粒径组Ti3C2Tx抗菌机制主要为捕获细胞造成的包裹效应。　　4、在808nm处吸光度排序为S＞M＞L，使用近红外激光（NIR）测绘光热曲线后可见S粒径组Ti3C2Tx具有最高光热转换效率，三种片层尺寸Ti3C2Tx纳米片均具有良好的光热稳定性。　　5、辅以近红外激光（NIR）辐照后，Ti3C2Tx针对MRSA浮游菌及生物膜方面抗菌能力显著提高，且此种光热抗菌性呈现出粒径依赖形式，即光热抗菌能力排序为S＞M＞L，扫描电镜可见细菌丧失正常形态且破坏严重。　　6、小鼠成纤维细胞L929与Ti3C2Tx纳米片共培养后仍形态伸展，细胞数量较稳定，表明材料具有良好的体外生物相容性。小鼠背部皮内注射Ti3C2Tx分散液后，无明显宿主组织反应，表明该材料具有良好的体内生物相容性。　　7、小鼠背部软组织感染灶部位Ti3C2Tx体内光热稳定性良好。菌落形成单位计数及组织学切片结果显示Ti3C2Tx在体内具有有效控制MRSA感染的效果，辅以NIR激发的循环光热治疗后Ti3C2Tx的治疗结局与万古霉素相近。　　结论：　　Ti3C2Tx纳米片具有粒径依赖性固有抗菌能力及光热抗菌能力，体现片层尺寸对材料性能的独立影响及材料-细菌

关键词： 累积反向挤压   镁合金   组织演变   拉伸性能  

摘要： 如今,世界各国都面临环境恶化、资源枯竭的问题,这为我国资源丰富的镁及其合金提供了所未有的发展机遇。镁合金被誉为“二十一世纪绿色工程材料”,除是目前最轻的金属结构材料外,还具有比强度、比刚度高和良好的电磁屏蔽性能等优点,因而在航空航天、轨道交通和3C等领域具有广阔的发展空间和应用前景。然而,镁合金具有密排六方晶体结构,容易启动的滑移系较少,导致其塑性低和室温成形性较差,并且加工工艺易导致变形后的材料形成变形织构,限制了镁合金在产业的广泛运用。热挤压是镁合金常采用的塑性加工方法之一,挤压的加载方式是影响变形镁合金屈服强度和组织均匀性的关键因素之一,通过调整加载方式来产生额外剪切应力,可以达到有效细化组织和提高镁合金力学性能的目标。累积反向挤压（Accumulative Back Extrusion,ABE）是一种适合大规模批量生产较大尺寸坯料的变形工艺,变形过程中可以产生强烈的剪切应力。本文以高合金含量的AZ91D合金作为研究对象,通过ABE工艺制备超细晶材料的同时,伴随第二相的动态析出和回溶行为,为全面提升传统镁合金材料的综合性能提供了借鉴。借助金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜等表征仪器和拉伸设备系统,阐明了铸态镁合金坯料经ABE变形后的基体组织、第二相及微观织构的演变规律,并力学性能的演变。在通用液压机上开展了不同变形循环次数和温度条件下的ABE变形工艺实验,探究了ABE工艺参数-组织特征-力学性能的内在联系,同时确定了一条通过ABE变形制备性能良好镁合金材料的工艺路径。当固定变形温度为310℃,研究了晶粒尺寸和第二相形貌随着循环次数上升的演变规律,明确了在第二相富集区和贫瘠区基体组织的形貌特点,并且通过研究微结构的变化,揭示了动态再结晶、晶体取向、基面滑移施密特因子和锥面滑移施密特因子变化的规律。同时还揭示了ABE变形组织随温度变化的演变规律,从晶粒的取向差和施密特因子两个方面重点探究了高温变形孪晶的诱发原因,并且阐明了不同温度下织构演变的规律、织构组成及其形成原因。拉伸性能测试结果表明,310℃/3循环变形的ABE试样室温拉伸极限抗拉强度和断裂伸长率分别为296 MPa和21.43%,340℃/3循环和380℃/3循环试样的高温拉伸断裂延伸率分别为574.79%和604.81%。由此可以证实,ABE变形镁合金具有优良的室温综合力学性能和极佳的超塑成形能力。

关键词： 壳聚糖   胆碱磷酸   两性离子   响应性水凝胶   抗菌  

摘要： 壳聚糖(CS)是一种天然多糖,具有良好的生物相容性和抗菌性能,常作为生物材料用于医学的研究。壳聚糖和壳聚糖基水凝胶是良好的药物载体,由于具有止血、抗菌、促进成纤维细胞增殖等特性,对创面愈合具有积极作用,此外,壳聚糖能在伤口区域刺激天然透明质酸成分的分泌,从而促进伤口更快愈合,减少疤痕的形成。但壳聚糖主链上的许多氨基使其表现为弱碱性,不溶于水或有机溶剂,只有在酸性介质中,氨基被质子化后才能促进其溶解。此外,较强的分子间和分子内氢键也限制了其溶解度,并且其作为天然水凝胶存在机械性能差的缺点,难以满足临床上作为组织缺损修复材料的需求。因此,期望开发出水溶性好且保留其抗菌性能的壳聚糖衍生物,同时制备出一系列生物相容性水凝胶增强其应用前景。两性离子材料因其良好的生物相容性、较强的水化能力等特点在生物医学领域得到了广泛的应用。胆碱磷酸(CP)作为一种新型的两性离子,与细胞膜表面的磷酸胆碱(PC)具有相反的化学结构和电荷分布,且CP能够与PC形成两组独特的N-P配对,与细胞膜相互作用。聚乙烯醇(PVA)是生物医学领域广泛应用的合成高分子材料,其具有良好的生物相容性,生物降解性,高机械强度等特点已经被广泛用于药物载体、人工器官、伤口敷料、蛋白质控制释放等领域。本论文以改善壳聚糖水溶性且保留其生物相容性和提高抗菌性,开发具有良好机械性能的生物相容性复合载药水凝胶为目的。利用Michael加成反应在壳聚糖C2位的反应性氨基上接枝MCP,得到兼具水溶性和抗菌性的壳聚糖衍生物(CS-MCP)。制备聚多巴胺纳米粒子(PDA-NPs)利用π-π堆叠装载模型药物盐酸四环素(TH),将改性后的壳聚糖与PVA以及载TH的PDA-NPs(PDA-TH)复合形成水凝胶,系统的研究了水凝胶的机械性能、药物释放能力、抗菌性及细胞相容性。主要取得以下研究成果:1.利用Michael加成反应在CS的氨基上接枝MCP,通过H-NMR、FTIR、XRD、TG对改性后的壳聚糖进行表征证明胆碱磷酸化壳聚糖的成功制备。一系列温度下进行水溶性实验,结果表明在4℃、25℃和37℃下,CS-MCP均能在水中良好溶解,37℃下在水中溶解度可达到50 mg/m L以上。一系列浓度梯度的CS-MCP抗菌实验、细胞毒性实验和溶血性实验显示,MCP的引入在提高壳聚糖抗菌性的同时保持了良好的生物相容性。2.不加任何交联剂的情况下,将CS-MCP和PVA通过反复冻融循环的方法交联形成水凝胶(CSM/PVA1x,x=2-4)。研究发现,随着PVA含量的逐渐增加复合水凝胶的机械性能不断增强,内部孔隙结构变小,溶胀率增加。选定CSM/PVA13水凝胶在其中加入PDA-NPs,由于纳米颗粒的加入水凝胶的机械性能进一步加强,利用PDA-NPs装载TH形成载药复合水凝胶(CSM/PVA13-PDA-TH),药物释放实验表明该水凝胶表现为近红外(NIR)和p H的双重响应性药物释放能力。3.进一步研究了该载药复合水凝胶的体外生物学性能。抗菌实验表明该载药水凝胶具有良好的NIR辅助抗菌效果,细胞毒性和细胞增殖实验表明以CS-MCP为基的水凝胶具有良好的细胞相容性,活/死细胞染色实验证明CSM/PVA13-PDA水凝胶可以很好的促进内皮细胞的生长和增殖。综上,MCP的引入不仅改善了壳聚糖的水溶性,还在保持其生物相容性的同时提高了其抗菌性。基于胆碱磷酸化壳聚糖制备的复合水凝胶具有良好的细胞相容性和机械性能,且表现出NIR和p H双重响应性的可控的抗菌药物释放行为。因此,本研究为CS的水溶性改性提供了新思路,为制备新型的智能性功能化水凝胶药物载体提供了新策略。

关键词： 牙种植体   多孔结构   有限元仿真   生物相容性   选区激光熔化  

摘要： 牙齿种植体需同时具备良好的力学性能和生物相容性。传统的牙齿种植体多为实心致密结构,其弹性模量高,生物相容性差,长期负载易出现应力屏蔽。本研究设计了一款三维贯通的多孔牙种植体,并以钛合金（TC4）粉末为原料,采用选区激光熔化（SLM）成型技术进行制备,获得的种植体弹性模量大幅降低。经过热处理和表面改性后,种植体不仅能满足生物力学要求,在模拟体液浸泡中也能表现出良好的生物相容性。本课题的主要工作和研究成果如下:（1）用有限元方法优化了多孔种植体的孔径、孔形及孔位置排布。获得的三维贯通多孔种植体结构为:中下端为400～600μm正方形梯度孔,上端为300 μm的小圆孔,左右邻孔沿夹角30°均匀分布在自锁螺纹中间,上下邻孔交错排布。在静力学模拟咬合时,多孔种植体最大应力为423.16MPa,最大形变量为0.03 mm。经过1000万次25～250 N的循环载荷模拟后,种植体未发生疲劳破坏,远高于国家标准。（2）优化了 SLM成型多孔牙种植体的工艺参数。以激光功率和扫描速度为控制变量,以输入体能密度和样件表面硬度为考核指标,得到单位体积上钛粉输入的最佳能量密度在119.05～166.67 J/mm3之间,最优的成型参数为激光功率200 W,扫描速度600 mm/s,铺粉厚度0.04 mm,扫描间距0.06 mm,试样的致密度达到97.41%,表面硬度为440.5 HV。（3）为提高多孔种植体的屈服强度,对成型种植体进行热处理。经过950℃保温2h随炉冷却后,组织中初生α相明显粗化,析出的短棒状次生β相和α相体积增加。试样表现为屈服强度提高3%～5%,冲击韧性提高10%～17%,（σb=1049.8MPa、σ0.2=963.4MPa、δ≥ 10%、ψ≥12%）。多孔段屈服强度为537 MPa,弹性模量约为35 GPa。（4）采用喷砂和酸蚀的表面处理,种植体表面平均粗糙度从Ra=15.12μm减小至4.47μm,达到《钛及钛合金牙种植体》标准要求。酸蚀后种植体表面形成纳米级微孔,更有利于诱导沉积物富集。（5）具有多孔结构的牙种植体在饱和SBF模拟液中浸泡14d,种植体表面沉积层分布均匀,大多数孔壁出现了沉积并沿孔径向内延伸,部分孔径已被完全填充。通过EDS和XRD检测表明,沉积层的主要成分为羟基磷灰石化合物。本课题制备的三维贯通多孔牙种植体,不仅具备良好的力学性能和生物相容性,还可以通过调控孔隙率,适用于不同骨质的患者,实现个性化牙齿种植体的定制。

关键词： Al-Mg合金   合金中第二相颗粒   流动应力   加工硬化   位错行为  

摘要： Al-Mg合金因其具有较高的比强度、良好的耐腐蚀性等优异的性能而被应用于交通运输制造和医疗设备等领域。但Al-Mg合金强度不高的缺点限制了其在尖端领域的发展和工业应用。学术研究中常利用加工硬化和第二相颗粒增强的策略来提高Al-Mg合金的强度。流动应力和加工硬化行为是由位错行为所主导的材料宏观力学行为的体现。合金材料的流动应力和加工硬化行为已经被广泛地研究和报告,然而对于颗粒增强的合金或者复合材料,这方面的研究却相对较少。研究表明,颗粒与位错之间的相互作用机制包括剪切机制和绕过机制,其对应的强化机制分别为剪切强化和Orowan强化。颗粒与位错之间不同的相互作用会对材料流动应力和加工硬化行为产生不同的影响,但这种影响的机制至今仍不清楚。因此,本文选取Al-Mg-Sc-Zr合金和Ti B/Al-Mg复合材料,分别研究了可剪切纳米析出相、不可剪切纳米析出相和不可剪切陶瓷颗粒对Al-Mg合金流动应力和加工硬化行为的影响。本文选取Al-Mg合金为基础研究合金,一方面引入Sc、Zr元素通过对时效条件的控制来得到不同Al(Sc,Zr)析出相增强的Al-Mg-Sc-Zr合金。另一方面通过原位自生法得到Ti B纳米陶瓷颗粒增强的Ti B/Al-Mg复合材料。首先,通过微观组织表征分析了Al-Mg-Sc-Zr合金中Al(Sc,Zr)析出相以及Ti B/Al-Mg复合材料中纳米陶瓷颗粒的形貌特征和分布情况。其次,通过实验和物理模型计算推导发现与基体共格的剪切析出相和不可剪切析出相以及与基体非共格的陶瓷颗粒对位错的增殖、分布、存储和湮灭都有着重要的影响。剪切析出相会促使位错产生平面滑移从而产生局部高位错密度的滑移带,这种滑移带的出现会导致位错的大量堆积和位错密度的增加;不可剪切析出相周围会产生Oworan位错环促进位错的存储与动态回复;Ti B颗粒周围则会诱导产生大量几何必需位错形成背应力强化。此外,本文还研究了应变速率对第二相颗粒增强的Al-Mg合金的流动应力和加工硬化行为的影响,通过定量表征材料变形过程中的位错密度,揭示了颗粒对加工硬化中动态回复速率的影响机制。本文集中研究了第二相颗粒增强的合金及复合材料的流动应力和加工硬化行为,并探索了颗粒与位错的相互作用,为理解第二相颗粒增强的合金及复合材料的力学行为提供了新见解,也为新型合金的设计提供了理论指引与思路。

关键词： 嵌段共聚物   胶束   纳米载体   药物递送体系   抗高血压药物   分子动力学模拟   生物相容性  

摘要： 中国高血压人口已达3亿,且每15秒就有一人死于心脑血管疾病,而50%以上的卒中和心肌梗死的发生都与血压升高有关。因此,强效降压使患者最大限度地减少心血管事件和死亡风险是血压达标的根本所在。高血压现有治疗方式主要是通过口服药物,但存在需要每日服药、病人不依从性等缺点。纳米药物递送体系具有长循环、缓释、实现疏水药物包载等优点,对治疗高血压疾病具有重要意义。由于生物相容性、生物可降解性、性能可控性等优势,合成高分子生物材料在医药领域的应用越来越多。其中聚（丙交酯/乙交酯）（PLGA）共聚物,因其降解速率可以通过两组分的比例调节已经成为生物降解材料的研究热点。在药物递送领域,引入亲水性聚乙二醇（PEG）,改变嵌段共聚物的链结构,以满足生物医学领域的要求。本课题构建了负载缬沙坦的聚（丙交酯/乙交酯）-聚乙二醇（PLGA-PEG）纳米药物递送体系并进行了相关性能研究。为了组建新型纳米高血压递送系统,本课题以单甲氧基PEG为大分子引发剂,通过D,L-丙交酯和乙交酯的开环聚合反应,合成了不同组成的PLGA-PEG二嵌段共聚物。通过核磁共振、凝胶渗透色谱和临界胶束浓度分析对所得共聚物进行表征。共聚物的自组装产生了不同结构的聚集体,包括球形胶束以及球形和蠕虫状胶束的混合物。并且发现,自组装结构取决于亲水/疏水嵌段比例和共聚物的分子量。评价高血压药物与纳米药物递送体系的相容性,以抗高血压药物缬沙坦为药物模型,构建了PLGA-PEG药物递送体系。研究发现,蠕虫状胶束的载药量较高。在37℃在p H 7.4磷酸盐缓冲盐溶液中进行体外药物释放,在所有情况下均会检测到最初的爆发释放,然后缓慢释放长达9天。并且发现,胶束中药物的释放速率在很大程度上取决于胶束的降解。PLGA嵌段短的共聚物由于胶束的降解更快而显示出更快的药物释放,而蠕虫状的胶束与球形的相比则显示出较慢的药物释放。因此,具有高载药量、不同结构和可变药物释放速率的PLGA-PEG共聚物胶束对于缬沙坦的持续递送具有良好的应用前景。进一步了解缬沙坦药物分子在分子层面与共聚物相互作用。在这里,本课题使用一系列实验技术结合原子分子动力学（MD）仿真研究了这个复杂的问题。对缬沙坦和PLGA共聚物之间的相互作用进行了分析。本课题的研究提供了对球形胶束药物输送系统的见解,该系统表明PLGA-PEG纳米颗粒对疏水性药物的累积能力有限,这是由于药物分子仅位于水-聚合物界面处这一事实所致。更加验证了作为蠕虫形态胶束载体对于包载缬沙坦药物的优势,并且这些发现可用于合理设计和开发基于两亲共聚物的药物递送系统。此外,PLGA-PEG胶束具有纳米结构,作为药物载体需要进行研究其生物相容性的各个方面,包括MTT分析、琼脂扩散试验、溶血试验、动态凝血时间和体内斑马鱼胚胎相容性。综合结果表明,PLGA-PEG胶束在体外具有良好的细胞相容性和血液相容性。而且,胶束在整个斑马鱼胚胎发育阶段的没有显示出毒性作用。综上所述,本课题通过自组装制备了一系列具有优异生物相容性的PLGA-PEG胶束,以抗高血压药物缬沙坦为模型,构建了胶束药物递送体系,探究了该体系的载药性能和释药性能,并结合计算机仿真模拟技术,对缬沙坦和PLGA共聚物之间的相互作用进行了分析。通过对缬沙坦的性质和本课题对于PLGA-PEG作为纳米药物递送体系可行性分析,本课题构建的PLGA-PEG药物递送体系在抗高血压药物的缓释递送方面具有潜在的应用前景,为进一步临床实验奠定了基础。

关键词： 镁合金   组织   力学性能   阻尼  

摘要： 为了研发一种可应用于工业领域的高强度高阻尼镁合金材料,本文通过向Mg-Al-Zn系商用合金添加Sn元素,通过压铸工艺制备了四种Sn含量的Mg-3Al-1Zn(AZ31)、Mg-3Al-1Zn-3Sn、Mg-3Al-1Zn-6Sn和Mg-3Al-1Zn-9Sn压铸镁合金,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射(EBSD)技术进行表征,系统地研究了其力学行为和温度阻尼行为。对压铸态Mg-Al-Zn-Sn合金而言,在商业AZ31中Sn的添加可以使Mg-3Al-1Zn-x Sn(x=0,3,6,9 wt.%)压铸合金中大小晶粒混合分布的典型特征组织更加均匀,减小晶粒尺寸。并且合金中的MgSn相随着Sn的添加而增多,富集在晶界处MgSn相可以阻碍位错的运动和有效地抑制不连续MgAl析出相的成核和生长。细晶强化和析出强化是合金主要的两种强化机制,而当添加过量的Sn时,MgSn第二相会发生粗化,在合金塑性变形时,粗大的MgSn第二相附近容易萌生微裂纹从而降低合金的延展性。实验通过采用动态热机械分析仪(DMA)对四种压铸态Mg-3Al-1Zn-x Sn(x=0,3,6,9 wt.%)镁合金进行了阻尼测试,对其温度阻尼机制进行了分析和研究。结果表明,添加Sn之后合金的阻尼性能有了较大的改善。合金的温度阻尼分为两个主要阶段:弹性阻尼阶段和微塑性阻尼阶段。弹性阻尼阶段的阻尼性能主要与位错阻尼机制作用的结果有关;微塑性变形阶段的阻尼性能由与频率相关的微塑性阻尼机制占主导。进入微塑性变形阶段合金的阻尼值会迅速提高,此时对合金阻尼性能的贡献主要来源于三个方面:加载和卸载过程中不稳定的孪晶界的形成;合金在振动过程中的动态再结晶所引起的软化作用;柱面和锥面滑移系的启动激活了位错源从而引入的大量可动位错。

关键词： magnesium alloy   severe plastic deformation   TEM   XPS  

摘要： Effect of microstructural changes after friction stir processing (FSP) on the corrosion behaviour of rare earth containing QE22 magnesium alloy is studied. FSP produced ultrafine-grained alpha-Mg matrix and refined the Mg12Nd precipitates whereas Mg12Nd2Ag precipitates got dissolved in the matrix. Although its hardness increased from 76 to 90 VHN, the FSPed alloy displayed inferior corrosion resistance in 3.5 wt% NaCl solution. This is attributed mainly to the iron contamination from FSP and presence of refined second phase particles which work as active cathodic sites. The role of distributed Mg12Nd precipitates before and after FSP is analysed from micro galvanic corrosion point of view.

关键词： 镁合金   电弧增材制造   机器人摆动电弧   成形优化   力学性能  

摘要： 针对中等厚度镁合金电弧增材成形中,多层多道增材构件层高不一致和道宽不均匀的问题,基于交流钨极氩弧工艺,对机器人摆动电弧的核心摆动参数与AZ31B镁合金多层多道成形的关系进行了深入研究,论文拟引入响应曲面法,设计摆动参数二次回归通用旋转组合试验方案,进行了镁合金单道成形和多道增材层成形的机器人摆动电弧增材试验研究,力图获得镁合金AC-TIG机器人摆动电弧多层多道增材成形的控制规律,并为大尺寸镁合金电弧增材成形中摆动参数的选择提供支撑。首先进行摆动参数与镁合金单道增材成形关系的研究,建立了摆动参数与单道成形尺寸间的回归模型,借助响应曲面法分析得到:在摆动参数窗口内,对单道成形尺寸存在显著影响的是摆动幅度和摆动频率间的交互作用(W×f)以及摆动幅度和行进速度间的交互作用(W×v)。W×f能协同促进熔宽及其单位变化量的增大,W=4.68mm且f=3.34Hz时,熔宽达到22.91mm;f<2.5Hz时,熔深随着W的增大而减小;f>2.5Hz时,层高和润湿角随着W的增大而减小。W×v对熔深和波谷高度影响显著,熔深和波谷高度的最大值和最大变化量均在W=1.32mm且v=13.18cm/min时得到。基于回归模型,优化得到镁合金单道成形的摆动参数为:摆动幅度2.98mm、摆动频率2.15Hz、停留时间0.35s和行进速度30.19cm/min。其次研究了工艺参数与镁合金多道增材层成形特征参数的关系,建立了工艺参数与多道成形特征参数间的回归模型,使用响应曲面法分析发现:表面平整度在各交互作用的影响下均先增大后减小,最大值均在零水平区域取得;当偏移量d>11mm时,选择W<3mm、停留时间t<0.3s或v>30cm/min都能降低波峰平均高度差;波峰平均高度在t=0.5s且v=20cm/min时取到最大值4.70mm。使用建立的回归模型,优化得到的镁合金多道增材工艺参数为:摆动幅度2.56mm、摆动频率2.5Hz、停留时间0.3s、行进速度30cm/min和偏移量11.46mm。最后采用优化后的多道增材工艺参数,进行镁合金多层多道增材构件的堆覆。增材构件的显微组织呈层状分布,层间界面区的显微组织主要为细小柱状枝晶、粗大柱状枝晶和粗大等轴晶。道间界面区的显微组织包括长条形等轴晶、粗大等轴晶和细小柱状枝晶。力学性能检测结果显示,增材构件水平方向的拉伸性能最好,平均抗拉强度达到241MPa,平均延伸率与标准水平相比提升了86%。水平方向的显微硬度值呈周期性变化,竖直方向的显微硬度值在60～100HV范围内上下波动。