医用多孔镍钛记忆合金具有独特的形状记忆效应和超弹性,以及良好的力学性能和生物相容性。由于高的比表面积,使得其Ni离子溶出大大增加,从而可能对人体的健康造成伤害。表面改性是一种有效的方法,即可抑制Ni离子过量的溶出,又不降低基体材料本身的性能。本项目采用化学溶液和离子注入双重处理工艺对多孔镍钛记忆合金进行表面改性,并通过改变参数获得不同化学成分、厚度和微观组织结构的表面改性层。利用XRD、SEM和XPS等方法深入研究了表面改性层的成分分布和微观组织结构;研究了Ni离子在不同改性层中的溶出速率和扩散机理;最后在模拟生理环境下评价其生物医学性能,并进一步探讨了孔隙特征对多孔镍钛记忆合金抗Ni离子释放性和耐腐蚀性的影响规律。结果表明,采用钝化和O离子注入复合处理法是目前最佳的一种改性方法,能将抗Ni离子释放性能提高一个数量级,并在8个星期内控制在人体可承受范围之内。而且,通过改变孔隙特征,诸如大的孔隙尺寸和高的孔隙连通性,能进一步提高抗Ni离子释放性能。本研究结果进一步丰富多孔镍钛记忆合金理论研究,对于制备高性能多孔镍钛形状记忆合金、以及获得满足医学应用要求的表面改性器件提供直接的理论依据。
英文主题词NiTi shape memory alloy; porous material; surface modification; Ni suppression performance; anti-corrosion