生物醫(yī)用鈦合金提高耐磨損性能的表面改性研究
發(fā)布時(shí)間：2020/11/20 點(diǎn)擊量：
鈦及其合金是骨科和牙科應(yīng)用中最常用的醫(yī)用植入物金屬材料，因?yàn)樗鼈兙哂械兔芏取⒏邚?qiáng)度、無(wú)毒性和優(yōu)異的耐腐蝕性能。相比傳統(tǒng)的不銹鋼和鈷基合金，鈦合金具有更低的彈性模量，而低的彈性模量已經(jīng)被證實(shí)可以減小應(yīng)力屏蔽效應(yīng)，從而更好地誘導(dǎo)和促進(jìn)骨整合，這些優(yōu)點(diǎn)使它更適用于臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
然而，鈦及其合金不能滿足生物醫(yī)學(xué)植入物的臨床要求，長(zhǎng)期臨床研究觀察發(fā)現(xiàn)鈦植入體耐磨性能差，鈦植入體摩擦產(chǎn)生的磨屑會(huì)引起炎癥問(wèn)題和對(duì)人體的毒性作用。
為了改善鈦合金的生物學(xué)和摩擦學(xué)性能，引入表面改性技術(shù)提升鈦和鈦合金的生物活性、耐磨損性能以及抗菌性能，是改善現(xiàn)有常規(guī)生物材料以滿足當(dāng)前和不斷發(fā)展的臨床需求的更經(jīng)濟(jì)和有效的方法。
目前， 已經(jīng)采用了多種物理和化學(xué)方法來(lái)提高鈦合金表面的磨損性能，通過(guò)在鈦表面上沉積一層具有優(yōu)異耐磨性能的陶瓷涂層改善其磨損和腐蝕性能。常用的耐磨涂層有類金剛石碳膜（DLC）、氮化鈦（TiN）涂層等。
類金剛石碳膜(DLC)
類金剛石碳膜由于其高硬度、優(yōu)異的耐磨損性能、較低的摩擦系數(shù)以及良好的生物相容性，常應(yīng)用于醫(yī)用金屬植入物作為耐磨涂層。部分由類金剛石碳膜表面改性處理后的植入體裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了臨床應(yīng)用，在提高人工關(guān)節(jié)金屬組件的耐磨損、耐腐蝕性能方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
氮化鈦(TiN)
TiN 具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，最初應(yīng)用于切削刀具以延長(zhǎng)其使用壽命， 后來(lái)發(fā)現(xiàn)氮化鈦具有生物相容性，開(kāi)始應(yīng)用于醫(yī)療植入物，如整形外科和假牙。目前制備氮化鈦的主要方法是物理氣相沉積（PVD），化學(xué)氣相沉積（CVD）與熱噴涂。
然而，鈦及其合金不能滿足生物醫(yī)學(xué)植入物的臨床要求，長(zhǎng)期臨床研究觀察發(fā)現(xiàn)鈦植入體耐磨性能差，鈦植入體摩擦產(chǎn)生的磨屑會(huì)引起炎癥問(wèn)題和對(duì)人體的毒性作用。
為了改善鈦合金的生物學(xué)和摩擦學(xué)性能，引入表面改性技術(shù)提升鈦和鈦合金的生物活性、耐磨損性能以及抗菌性能，是改善現(xiàn)有常規(guī)生物材料以滿足當(dāng)前和不斷發(fā)展的臨床需求的更經(jīng)濟(jì)和有效的方法。
目前， 已經(jīng)采用了多種物理和化學(xué)方法來(lái)提高鈦合金表面的磨損性能，通過(guò)在鈦表面上沉積一層具有優(yōu)異耐磨性能的陶瓷涂層改善其磨損和腐蝕性能。常用的耐磨涂層有類金剛石碳膜（DLC）、氮化鈦（TiN）涂層等。
類金剛石碳膜(DLC)
類金剛石碳膜由于其高硬度、優(yōu)異的耐磨損性能、較低的摩擦系數(shù)以及良好的生物相容性，常應(yīng)用于醫(yī)用金屬植入物作為耐磨涂層。部分由類金剛石碳膜表面改性處理后的植入體裝置已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了臨床應(yīng)用，在提高人工關(guān)節(jié)金屬組件的耐磨損、耐腐蝕性能方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
氮化鈦(TiN)
TiN 具有良好的耐磨性和耐腐蝕性，最初應(yīng)用于切削刀具以延長(zhǎng)其使用壽命， 后來(lái)發(fā)現(xiàn)氮化鈦具有生物相容性，開(kāi)始應(yīng)用于醫(yī)療植入物，如整形外科和假牙。目前制備氮化鈦的主要方法是物理氣相沉積（PVD），化學(xué)氣相沉積（CVD）與熱噴涂。
