CN114752803B - 一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用 - Google Patents

一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114752803B
CN114752803B CN202210390321.1A CN202210390321A CN114752803B CN 114752803 B CN114752803 B CN 114752803B CN 202210390321 A CN202210390321 A CN 202210390321A CN 114752803 B CN114752803 B CN 114752803B
Authority
CN
China
Prior art keywords
niti
gel
alloy
porous
porous niti
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210390321.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114752803A (zh
Inventor
王兵
王红
刘战强
赵金富
任小平
宋清华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shandong University
Original Assignee
Shandong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shandong University filed Critical Shandong University
Priority to CN202210390321.1A priority Critical patent/CN114752803B/zh
Publication of CN114752803A publication Critical patent/CN114752803A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114752803B publication Critical patent/CN114752803B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F261/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of oxygen-containing monomers as defined in group C08F16/00
    • C08F261/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of oxygen-containing monomers as defined in group C08F16/00 on to polymers of unsaturated alcohols
    • C08F261/04—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers of oxygen-containing monomers as defined in group C08F16/00 on to polymers of unsaturated alcohols on to polymers of vinyl alcohol
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C22C1/081—Casting porous metals into porous preform skeleton without foaming
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C19/00—Alloys based on nickel or cobalt
    • C22C19/03—Alloys based on nickel or cobalt based on nickel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

本发明涉及一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用。本发明首先提供了一种多孔NiTi/凝胶复合材料及其制备方法，该材料由具有双连续多孔NiTi和填充在所述多孔NiTi孔隙处的凝胶材料复合而成，首先用Ce、Mg或Re金属熔体辅助NiTi合金脱除Ni元素，进行酸洗后得到多孔NiTi，再将多孔NiTi浸入凝胶制备溶液中进行聚合反应，得到多孔NiTi/凝胶复合材料。进一步的，本发明还提供包括上述多孔NiTi/凝胶复合材料的功能合金。本发明通过双连续多孔NiTi与凝胶材料结合，赋予了普通材料新的功能，性能良好，制备方式简单，可广泛应用于生物医学和航空航天领域。

Description

一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用
技术领域
本发明属于NiTi合金材料技术领域，具体涉及一种多孔NiTi/凝胶复合材料、一种NiTi基功能合金材料及其生物医学、航空航天领域的应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
NiTi合金具有良好的性能和生物相容性，已在很多领域获得广泛应用。NiTi合金常被用来制备植入人体的医学器件，但由于NiTi合金中含有近一半的Ni元素，会发生腐蚀过程，并与生物组织相互作用，引起组织异变和改性，存在一定安全性问题。同时器件材料高弹性模量和硬度对血管组织会产生机械刺激，会引起炎症。因此需要降低Ni离子释放，并克服器件材料过硬的问题。此外，NiTi合金因其良好的力学性能还被用来制造轻质驱动器等航空结构件，而高速飞行器在大气层飞行过程中会因与气体摩擦产生大量的热量，这会对飞行器的结构件造成损坏，需要耐高温、轻质的新型航空材料。
凝胶材料因其特有性能得到广泛应用，根据凝胶成分及形态差异可以分为水凝胶和气凝胶。水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，由于其独特的特性(例如高含水量、柔软性、柔韧性和生物相容性)已成功应用于生物医学领域。气凝胶的密度低至0.12mg/m3，且由于其具有极高的孔隙率，可以有效降低固相热传导，内部的介孔可以有效抑制气相中的热传导和对流传热，内部的“无限屏蔽效应”可有效降低辐射传热，是一种性能优异的耐高温绝热轻质材料。而凝胶材料缺乏内部刚性支撑，机械和力学性能较差，故目前如何结合凝胶材料和NiTi合金性质，制备新型复合材料成为一个挑战。
发明内容
基于上述技术背景，本发明联想到通过金属熔体辅助脱Ni获得双连续多孔的NiTi合金，从中填充凝胶材料，既可以提高NiTi合金的生物相容性或绝热性能，多孔NiTi合金还可以作为凝胶材料的刚性支撑，提高材料的机械和力学性能。因此，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面，提供一种多孔NiTi/凝胶复合材料，具有双连续多孔的NiTi合金主体，所述NiTi合金主体的孔隙内填充凝胶材料。
本发明采用金属熔体辅助脱Ni的方式制备多孔NiTi合金，一方面能够有效的降低合金中Ni的含量，并且上述造孔方式得到的双连续多孔在合金内部呈现不规则随机状态，提高了双连续多孔NiTi与凝胶材料的结合强度。另外，本发明采用金属熔体辅助造孔的方式相比现有的造孔剂造孔或电化学造孔等方式具有效率高且无试剂残留的优势。
因此，本发明第二方面，还提供第一方面所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，所述制备方法如下：将NiTi合金浸入金属熔体中浸泡一段时间后取出，冷却后采用酸液清洗并干燥得到双连续多孔的NiTi合金主体；将热处理后的双连续多孔的NiTi合金主体浸入凝胶制备溶液中进行凝胶聚合。
上述制备方法中，金属熔体的选择是由元素之间的化学亲和力决定的，可以用元素之间的混合焓(ΔHmix)来表示。元素Ce、Mg或Re与Ni的混合焓为负，元素间化学亲和力较高，与Ti的混合焓为正，元素间化学亲和力较低，故选择Ce、Mg或Re中的任意一种作为金属熔体。基于上述制备方法提供的多孔NiTi/凝胶复合材料中，多孔NiTi为凝胶材料提供了良好的刚性支撑，可以有效提高材料的机械和力学性能。实际应用中，为了弥补上述多孔NiTi/凝胶复合材料强度的不足，或满足更多应用目的，本发明第三方面，还提供一种NiTi基功能合金材料，所述合金材料具有NiTi合金基底层，基底层表面附着第一方面所述多孔NiTi/凝胶复合材料，表面层提供高生物相容性或绝热性能，基底层增加强度支撑。
本发明第四方面，提供第一方面所述多孔NiTi/凝胶复合材料和/或第三方面所述NiTi基生物合金在生物医学及航空航天领域的应用。
本发明具体提供了上述多孔NiTi合金与水凝胶及气凝胶复合的方案，其中，通过与水凝胶复合的多孔NiTi/凝胶复合材料具有更好的生物相容性和柔性表面，更适宜作为一种生物合金材料；而与气凝胶复合的多孔NiTi/凝胶复合材料具有更低的材料密度和绝热性能，更加适用于航空航天领域。
以上一个或多个技术方案的有益效果是：
1.本发明提供了一种多孔NiTi/凝胶复合材料，赋予了普通材料新的功能，既可以利用其软硬兼备的特性广泛应用于生物医学领域，又可以利用其超轻绝热的特性应用于航空航天领域。
2.本发明中提出利用金属熔体辅助脱Ni方法制备多孔NiTi，此方法相比常用的电化学阳极氧化法制备多孔NiTi效率更高，阳极氧化法在短时间内制备的厚度远远达不到使用要求。
3.本发明制备的复合材料是从母体NiTi中直接脱出元素形成的主体结构，且双连续多孔NiTi与凝胶材料结合力强，使得材料具有更高的承载能力和抗冲击能力。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法流程示意图(a)原始NiTi合金材料(b)双连续多孔NiTi(c)多孔NiTi/凝胶复合材料；
图2为本发明中结构为两层的多孔NiTi/凝胶复合材料示意图；
图3为本发明实施例1中制备的多孔NiTi/凝胶复合材料扫描电镜图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
正如背景技术所介绍的，NiTi合金具有良好的生物相容性和力学性能，广泛应用于多个领域，但合金中的Ni植入人体存在腐蚀风险，且在航空航天领域应用中对NiTi合金的轻质及绝热性提出了更高的要求。为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种多孔NiTi/凝胶复合材料，如图1所示，NiTi合金经过金属熔体辅助脱除Ni元素形成的双连续多孔NiTi，而后多孔NiTi在凝胶制备溶液中进行聚合反应，使得凝胶材料填充在多孔NiTi孔隙中，从而形成一种多孔NiTi/凝胶复合材料，其中凝胶材料为水凝胶或气凝胶。
本发明还提供了一种NiTi基功能合金材料，表面层材料由具有双连续多孔NiTi和填充在多孔NiTi孔隙处的凝胶材料复合而成，基底层材料是NiTi合金，如图2所示。
本发明第一方面，提供一种多孔NiTi/凝胶复合材料，具有双连续多孔的NiTi合金主体，所述NiTi合金主体的孔隙内填充凝胶材料。
优选的，所述NiTi合金主体中的双连续多孔孔径分布在0.2～5μm范围内。
所述凝胶材料的选择可根据多孔NiTi/凝胶复合材料的使用目的进行常规的调整，包括水凝胶及气凝胶。
上述水凝胶材料的一种实施方式中，为一种丙烯酰胺-聚乙烯醇类水凝胶。
上述气凝胶材料的一种实施方式中，为一种间苯二酚-甲醛气凝胶。
本发明第二方面，提供第一方面所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，所述制备方法如下：将NiTi合金浸入金属熔体中浸泡一段时间后取出，冷却后采用酸液清洗并干燥得到双连续多孔的NiTi合金主体；将热处理后的双连续多孔的NiTi合金主体浸入凝胶制备溶液中进行凝胶聚合。
优选的，所述NiTi合金浸入金属熔体之前还具有预处理步骤，包括对NiTi合金进行抛光及清洗，并烘干备用；所述清洗过程采用有机试剂及水进行超声清洗。
优选的，所述金属熔体为Ce、Mg或Re中的任意一种，浸泡时间为300～700s。
优选的，所述金属熔体浸泡后的NiTi合金在隔绝氧气的条件下进行冷却；本发明提供的一种实施方式中，所述NiTi合金取出后在氦气中进行冷却。
优选的，所述酸液清洗的过程包括采用混合酸、盐酸溶液及水依次进行清洗，所述混合酸包括硝酸及盐酸；进一步的，所述混合酸中H2O:HNO3:HCl＝13～17：6～10：3～4(vol％)，所述盐酸溶液中H2O:HCl＝8～12:0.5～1.5(vol％).上述酸洗完成后的干燥步骤不局限某种干燥方式，能够去除合金表面及孔隙内的水分即可。
优选的，所述热处理的温度为200℃～500℃，时间为0.5h～2h。
优选的，所述凝胶制备溶液为水凝胶制备溶液，含有聚乙烯醇(0.3～0.4wt％)、亚甲基双丙烯酰胺(0.05～0.07wt％)、丙烯酰胺(2.0～3.0wt％)、戊二醛(0.01～0.02wt％)，并通过乙烯基膦酸调节水凝胶制备溶液的pH值调节至1.5～2.5。
进一步的，所述水凝胶的聚合过程中，通过光诱导聚合反应在NiTi合金主体的孔隙内均匀制备水凝胶。
优选的，所述凝胶制备溶液为气凝胶制备溶液，包括间苯二酚、甲醛和Ca(OH)2，三者的摩尔比为50～60:100～120:0.5～1。
进一步的，所述气凝胶聚合完成后采用三氟乙酸溶液(0.1wt％)清洗及丙酮除水，并在CO2条件下进行超临界干燥处理。
优选的，所述凝胶聚合的过程中，采用超声震荡处理，排除多孔NiTi孔隙内的气体，使凝胶制备溶液浸满孔隙。
本发明第三方面，提供一种NiTi基功能合金材料，所述合金材料具有NiTi合金基底层，基底层表面附着第一方面所述多孔NiTi/凝胶复合材料。
优选的，上述NiTi基功能合金材料为两层，基底层及表面的多孔NiTi/凝胶复合材料层。
优选的，上述NiTi基功能合金材料中，多孔NiTi/凝胶复合材料包覆在基底层表面。
本发明第四方面，提供第一方面所述多孔NiTi/凝胶复合材料和/或第三方面所述NiTi基功能合金在生物医学及航空航天领域的应用。
优选的，所述应用包括但不限于以下任意一种形式：
(1)用于制备骨植入物或脊柱矫形医疗器械；
(2)用于制备吸音、吸能、弹性材料；
(3)用于制备绝热轻质材料。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
在本实施例中，一种由具有双连续多孔NiTi和填充在所述多孔NiTi孔隙处的水凝胶复合而成的多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)NiTi合金试样预处理：将NiTi合金(Ni:50.8wt％,Ti:49.2wt％)加工成5mm×5mm×0.2mm的薄片试样，将试样用金相纸逐级研磨抛光，先后放入丙酮、无水乙醇、蒸馏水中分别超声清洗10min，烘干备用；
(2)将步骤(1)备好的试样浸入金属熔体Ce中，浸泡时间为300～700s，利用钛棒将试样取出，在氦气中冷却；
(3)将步骤(2)冷却后的试样先后放入混合酸(H2O:HNO3:HCl＝15：8：3)和盐酸溶液(H2O:HCl＝9:1)中进行清洗，分别清洗1h，酸洗后用蒸馏水冲洗，并在室温空气中干燥，得到具有双连续多孔NiTi试样；
(4)对步骤(3)得到的试样进行热处理，热处理温度为200℃～500℃，时间为1h～2h；
(5)将步骤(4)得到的试样浸入含有聚乙烯醇(0.3125wt％)、亚甲基双丙烯酰胺(0.0625wt％)、丙烯酰胺(2.5000wt％)、戊二醛(0.0156wt％)和乙烯基膦酸(其中使用乙烯基膦酸将水凝胶制备溶液的pH值调节至2.0左右)的水凝胶制备溶液中，并透过滤光片(截止波长小于300nm的光)暴露在500W高压汞灯下2h进行原位光聚合反应，反应过程中采用超声震荡处理，最后在氦气氛围中进行干燥处理，得到由具有双连续多孔NiTi和填充在所述多孔NiTi孔隙处的水凝胶复合而成的多孔NiTi/凝胶复合材料。
实施例2
在本实施例中，一种结构为两层(表面层材料由具有双连续多孔NiTi和填充在多孔NiTi孔隙处的水凝胶复合而成，基底层材料是NiTi合金)的多孔NiTi/凝胶新型复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)NiTi合金试样预处理：将NiTi合金(Ni:50.8wt％,Ti:49.2wt％)加工成5mm×5mm×5mm的小块试样，将试样用金相纸逐级研磨抛光，先后放入丙酮、无水乙醇、蒸馏水中分别超声清洗10min，烘干备用；
(2)将步骤(1)备好的试样浸入金属熔体Mg中，浸泡时间为300～700s，利用钛棒将试样取出，在氦气中冷却；
(3)将步骤(2)冷却后的试样先后放入混合酸(H2O:HNO3:HCl＝15：8：3)和盐酸溶液(H2O:HCl＝9:1)中进行清洗,分别清洗0.5h，酸洗后用蒸馏水冲洗，并在室温空气中干燥，得到具有双连续多孔NiTi试样；
(4)对步骤(3)得到的试样进行热处理，热处理温度为200℃～500℃，时间为0.5h～1h；
(5)将步骤(4)得到的试样浸入含有聚乙烯醇(0.3125wt％)、亚甲基双丙烯酰胺(0.0625wt％)、丙烯酰胺(2.5000wt％)、戊二醛(0.0156wt％)和乙烯基膦酸(其中使用乙烯基膦酸将水凝胶制备溶液的pH值调节至2.0左右)的水凝胶制备溶液中，并透过滤光片(截止波长小于300nm的光)暴露在500W高压汞灯下2h进行原位光聚合反应，反应过程中采用超声震荡处理，最后在氦气氛围中进行干燥处理，得到结构为两层的多孔NiTi/凝胶复合材料。
实施例3
在本实施例中，一种由具有双连续多孔NiTi和填充在所述多孔NiTi孔隙处的气凝胶复合而成的多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)NiTi合金试样预处理：将NiTi合金(Ni:50.8wt％,Ti:49.2wt％)加工成5mm×5mm×0.2mm的薄片试样，将试样用金相纸逐级研磨抛光，先后放入丙酮、无水乙醇、蒸馏水中分别超声清洗10min，烘干备用；
(2)将步骤(1)备好的试样浸入Ce金属熔体中，浸泡时间为300～700s，利用钛棒将试样取出，在氦气中冷却；
(3)将步骤(2)冷却后的试样先后放入混合酸(H2O:HNO3:HCl＝15：8：3)和盐酸溶液(H2O:HCl＝9:1)中进行清洗,分别清洗1h，酸洗后用蒸馏水冲洗，并在室温空气中干燥，得到具有双连续多孔NiTi试样；
(4)对步骤(3)得到的试样进行热处理，热处理温度为200℃～500℃，时间为1h～2h；
(5)将步骤(4)得到的试样浸入含有间苯二酚、甲醛和Ca(OH)2(摩尔比为50：100：1)的溶液中气凝胶制备溶液中，利用Ca(OH)2进行催化聚合反应，反应过程中采用超声震荡处理，之后采用三氟乙酸溶液(0.1wt％)清洗及丙酮除水，最后在CO2条件下进行超临界干燥处理，制备由具有双连续多孔NiTi和填充在所述多孔NiTi孔隙处的气凝胶复合而成的多孔NiTi/凝胶复合材料。
实施例4
在本实施例中，一种结构为两层(表面层材料由具有双连续多孔NiTi和填充在多孔NiTi孔隙处的气凝胶复合而成，基底层材料是NiTi合金)的多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法包括以下步骤：
(1)NiTi合金试样预处理：将NiTi合金(Ni:50.8wt％,Ti:49.2wt％)加工成5mm×5mm×5mm的小块试样，将试样用金相纸逐级研磨抛光，先后放入丙酮、无水乙醇、蒸馏水中分别超声清洗10min，烘干备用；
(2)将步骤(1)备好的试样浸入Mg金属熔体中，浸泡时间为300～700s，利用钛棒将试样取出，在氦气中冷却；
(3)将步骤(2)冷却后的试样先后放入混合酸(H2O:HNO3:HCl＝15：8：3)和盐酸溶液(H2O:HCl＝9:1)中进行清洗,分别清洗0.5h，酸洗后用蒸馏水冲洗，并在室温空气中干燥，得到具有双连续多孔NiTi试样；
(4)对步骤(3)得到的试样进行热处理，热处理温度为200℃～500℃，时间为0.5h～1h；
(5)将步骤(4)得到的试样浸入含有间苯二酚、甲醛和Ca(OH)2(摩尔比为50：100：1)的溶液中气凝胶制备溶液中，利用Ca(OH)2进行催化聚合反应，反应过程中采用超声震荡处理，之后采用三氟乙酸溶液(0.1wt％)清洗及丙酮除水，最后在CO2条件下进行超临界干燥处理，得到结构为两层的多孔NiTi/凝胶复合材料。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多孔NiTi/凝胶复合材料，其特征在于，具有双连续多孔的NiTi合金主体，所述NiTi合金主体的孔隙内填充凝胶材料；
所述凝胶材料为一种丙烯酰胺-聚乙烯醇类水凝胶；
或，所述凝胶材料为一种间苯二酚-甲醛气凝胶；
所述复合材料的制备方法如下：将NiTi合金浸入金属熔体中浸泡一段时间后取出，所述金属熔体浸泡后的NiTi合金在隔绝氧气的条件下进行冷却，冷却后采用酸液清洗并干燥得到双连续多孔的NiTi合金主体；将热处理后的双连续多孔的NiTi合金主体浸入凝胶制备溶液中进行凝胶聚合；所述凝胶聚合的过程中，采用超声震荡处理，排除多孔NiTi孔隙内的气体，使凝胶制备溶液浸满孔隙；
所述金属熔体为Ce、Mg中的任意一种，浸泡时间为300~700s；
当所述凝胶制备溶液为水凝胶制备溶液时，其含有0.3~0.4wt%聚乙烯醇、0.05~0.07wt%亚甲基双丙烯酰胺、2. 0~3.0wt%丙烯酰胺、0.01~0.02wt%戊二醛，并通过乙烯基膦酸调节水凝胶制备溶液的pH值调节至1.5~2.5；
当所述凝胶制备溶液为气凝胶制备溶液时，其包括间苯二酚、甲醛和Ca(OH)2，三者的摩尔比为50~60:100~120:0.5~1。
2.如权利要求1所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法如下：将NiTi合金浸入金属熔体中浸泡一段时间后取出，冷却后采用酸液清洗并干燥得到双连续多孔的NiTi合金主体；将热处理后的双连续多孔的NiTi合金主体浸入凝胶制备溶液中进行凝胶聚合。
3.如权利要求2所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述NiTi合金浸入金属熔体之前还具有预处理步骤，包括对NiTi合金进行抛光及清洗，并烘干备用；所述清洗过程采用有机试剂及水进行超声清洗。
4.如权利要求2所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属熔体为Ce、Mg中的任意一种，浸泡时间为300~700s；
或，所述NiTi合金取出后在氦气中进行冷却。
5.如权利要求2所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述酸液清洗的过程包括采用混合酸、盐酸溶液及水依次进行清洗，所述混合酸包括硝酸及盐酸；所述混合酸中H2O:HNO3:HCl=13~17:6~10:3~4，所述盐酸溶液中H2O:HCl=8~12:0.5~1.5；
或，所述热处理的温度为200℃~500℃，时间为0.5h~2h。
6.如权利要求2所述多孔NiTi/凝胶复合材料的制备方法，其特征在于，所述凝胶制备溶液为水凝胶制备溶液，含有0.3~0.4wt%聚乙烯醇、0.05~0.07wt%亚甲基双丙烯酰胺、2.0~3.0wt%丙烯酰胺、0.01~0.02wt%戊二醛，并通过乙烯基膦酸调节水凝胶制备溶液的pH值调节至1.5~2.5；
或，所述凝胶制备溶液为气凝胶制备溶液，包括间苯二酚、甲醛和Ca(OH)2，三者的摩尔比为50~60:100~120:0.5~1；
或，所述凝胶聚合的过程中，采用超声震荡处理，排除多孔NiTi孔隙内的气体，使凝胶制备溶液浸满孔隙。
7.一种NiTi基功能合金材料，其特征在于，所述合金材料具有NiTi合金基底层，基底层表面附着权利要求1所述多孔NiTi/凝胶复合材料；
上述NiTi基功能合金材料为两层，基底层及表面的多孔NiTi/凝胶复合材料层；
上述NiTi基功能合金材料中，多孔NiTi/凝胶复合材料包覆在基底层表面。
8.如权利要求1所述多孔NiTi/凝胶复合材料和/或权利要求7所述NiTi基功能合金在生物医学、航空航天领域的应用。
9.如权利要求8所述多孔NiTi/凝胶复合材料和/或NiTi基功能合金在生物医学、航空航天领域的应用，其特征在于，所述应用包括以下任意一种形式：
（1）用于制备骨植入物或脊柱矫形医疗器械；
（2）用于制备吸音、吸能、弹性材料；
（3）用于制备绝热轻质材料。
CN202210390321.1A 2022-04-14 2022-04-14 一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用 Active CN114752803B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210390321.1A CN114752803B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210390321.1A CN114752803B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114752803A CN114752803A (zh) 2022-07-15
CN114752803B true CN114752803B (zh) 2022-12-02

Family

ID=82331370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210390321.1A Active CN114752803B (zh) 2022-04-14 2022-04-14 一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114752803B (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105397090A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 昆明理工大学 一种多孔镍钛/羟基磷灰石复合材料的制备方法
CN108543114A (zh) * 2018-04-11 2018-09-18 昆明理工大学 一种NiTi/表面多孔Ti-Ag生物梯度复合材料的制备方法
CN111850327A (zh) * 2020-07-13 2020-10-30 华中科技大学 一种基于选择性溶解的多孔NiTi合金的制备方法及产品
CN113368315A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 河北工业大学 一种具有温敏性水凝胶涂层的医用镍钛合金材料及其制备方法与应用

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105397090A (zh) * 2015-10-30 2016-03-16 昆明理工大学 一种多孔镍钛/羟基磷灰石复合材料的制备方法
CN108543114A (zh) * 2018-04-11 2018-09-18 昆明理工大学 一种NiTi/表面多孔Ti-Ag生物梯度复合材料的制备方法
CN111850327A (zh) * 2020-07-13 2020-10-30 华中科技大学 一种基于选择性溶解的多孔NiTi合金的制备方法及产品
CN113368315A (zh) * 2021-06-09 2021-09-10 河北工业大学 一种具有温敏性水凝胶涂层的医用镍钛合金材料及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
纤维素气凝胶的制备与应用研究进展;段一凡等;《陶瓷学报》;20210228;第36-43页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114752803A (zh) 2022-07-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. Preparation and characterization of mesoporous 45S5 bioactive glass–ceramic coatings on magnesium alloy for corrosion protection
CN100430099C (zh) 一种钛或钛合金表面生物活性涂层及其制备方法
JPH06339490A (ja) 人工関節軟骨とその製造方法
CN114774906B (zh) 一种镁合金防护多功能复合涂层的制备及应用
Roland et al. Scratch resistance and electrochemical corrosion behavior of hydroxyapatite coatings on Ti 6 Al 4 V in simulated physiological media
JP5846591B2 (ja) インプラント
CN107740083B (zh) 一种镁合金表面超疏水氟转化涂层的制备方法
CN114752803B (zh) 一种多孔NiTi/凝胶复合材料、功能合金及应用
Rahnamaee et al. Bioinspired TiO2/chitosan/HA coatings on Ti surfaces: biomedical improvement by intermediate hierarchical films
CN105327397B (zh) 一种医用镁合金表面的介孔硅酸钙涂层可降解植入材料的制备
CN112095104B (zh) 一种在钛表面制备复合膜层的方法、复合材料和应用
Gai et al. Review on corrosion characteristics of porous titanium alloys fabricated by additive manufacturing
CN109295438A (zh) 一种水热制备镁合金表面微纳结构羟基磷灰石涂层的方法
Zhao et al. Bioactivity of porous titanium with hydrogen peroxide solution with or without tantalum chloride treatment at a low temperature
WO2004062705A1 (ja) 生体骨誘導性の人工骨とその製造方法
CN1490058A (zh) 一种生物活性钛及钛合金硬组织植入材料的制备方法
CN111286776A (zh) 一种医用镁合金表面纳米级耐蚀和生物相容复合涂层的制备方法
Wen et al. Surface evolution of a gradient structured Ti in hydrogen peroxide solution
CN114288471A (zh) 镁合金医用植入物及其制备方法
CN109602946A (zh) 一种多孔钛合金表面构建功能化梯度复合涂层及其制备方法
Alvarez et al. In vitro corrosion resistance of Lotus-type porous Ni-free stainless steels
CN1233424C (zh) 医用镍钛记忆合金表面沉积钙磷活性层的仿生制备方法
Mamat et al. Hierarchical bioceramic scaffold for tissue engineering: A review
Xie et al. Nanometer‐scale surface modification of Ti6Al4V alloy for orthopedic applications
CN106823005B (zh) 一种环保型超亲水牙种植体活化表面的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant