[发明专利]钛酸钠纳米棒阵列、钛酸钠/钛合金复合材料及制备与应用

说明书

本发明属于纳米骨修复材料技术领域，具体涉及一种钛酸钠纳米棒阵列、钛酸钠/钛合金复合材料及制备与应用。本发明将球磨后的Na₂O·2B₂O₃颗粒或球磨后的不同比例的Na₂O·2B₂O₃和Ca(OH)₂颗粒混合物铺覆在钛基体表面进行加热氧化，得到尺寸可调的纳米棒钛酸钠阵列。该钛酸钠纳米棒阵列定向规则生长，与基体结合牢固。本发明还提供了一种钛酸钠/钛合金复合材料，该复合材料以钛合金为基体，基体表面包含上述钛酸钠纳米棒阵列，该复合材料有效去除了医用Ti6Al4V合金表层对人体有害的Al元素，为医用Ti6Al4V合金在骨植入及骨组织修复生物医学等领域的应用提供了基础。

技术领域

本发明属于纳米骨修复材料技术领域，具体涉及一种钛酸钠纳米棒阵列、钛酸钠/钛合金复合材料及制备与应用。

背景技术

钛酸钠晶须因其优异的力学性能，特殊的隧道结构所赋予的高化学稳定性和药物传输性以及优异的生物活性，在航空航天和骨组织修复医用材料等众多领域有广泛的发展前景。相对于其他的生物表面改性层，阵列纳米棒钛酸钠具有更高的表面积做进一步功能化修饰，意味着有更多的活性功能团，形成具有更高生物活性的生物表面活性层。由于钛及钛合金是生物惰性材料，当植入人体后，无法与骨组织自发连接而导致植入手术的失败。原因是钛和成分类似于人体骨、具有良好的生物活性的羟基磷灰石HAp热膨胀系数相差较大而无法很好的嵌合。HAp的热膨胀系数约为15×10^-6K^-1，钛合金基体的热膨胀系数一般为8～9×10^-6K^-1，两者热膨胀系数严重失配。从而导致热应力在氧化层界面处集中，使得植入物上的HAp涂层在服役过程中脱落，发生失效的现象。Na₂O·2B₂O₃的热膨胀系数为6.8×10^-6K^-1，TiO₂的热膨胀系数为8.7×10^-6K^-1，涂层与基体热膨胀系数相近，涂层强度大幅度提高。在骨修复材料生物医用领域，不同大小的孔隙对骨组织的生长和细胞的粘附、增殖和扩散有巨大的的影响作用。所以在医用Ti6Al4V合金表面制备尺寸大小可调控的纳米棒阵列钛酸钠，使金属植入物植入人体时达到快速骨整合的目的。Al作为导致老年痴呆症的主要元素，Al元素的去除在医用Ti6Al4V合金作为植入物和医疗器械的应用方面显得尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足和缺点，本发明的首要目的在于提供一种钛酸钠纳米棒阵列的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的钛酸钠纳米棒阵列。

本发明的再一目的在于提供上述钛酸钠纳米棒阵列的应用。

本发明的第四个目的在于提供一种钛酸钠/钛合金复合材料，该复合材料以钛合金为基体，基体表面包含上述钛酸钠纳米棒阵列。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种钛酸钠纳米棒阵列的制备方法，包含如下步骤：

(1)将钛基体进行预处理，得到预处理后的钛基体；