开发高柔性强度/氧酸盐生物复合材料通过冷喷涂沉积与和结合涂层
Fatemeh Andami1, Prateek1, Eric Chia2
1Department of Polymer Science and Engineering, University of Massachusetts Amherst, 120 Governors Drive, Amherst, Massachusetts 01003, United States.
ACS biomaterials science & engineering
|November 24, 2025
概括
冷喷沉积可快速制造-酸 (HAP) 骨植入物. 中间粘合层显著增强曲强度,超过自然骨和商业复合材料,用于先进的生物医学应用.
科学领域:
- 生物材料科学 生物材料科学
- 增材制造 增材制造 增材制造
- 整形外科工程 整形外科工程
背景情况:
- 制造高强度的骨植入物面临着由于生物材料处理不兼容的挑战.
- 传统的方法,如基于溶液或基于挤压的添加剂制造具有局限性,包括粘合力差和材料降解.
- 热喷雾方法经常通过化粉末来降低生物材料的性能.
研究的目的:
- 为了研究冷喷沉积,制造用于骨植入物的-酸 (Ti-HAP) 生物复合物.
- 为了评估Ti-HAP涂层的机械性能和粘附性,有或没有中间粘合层.
- 展示一个可扩展的添加剂制造技术用于骨植入物制造.
主要方法:
- 利用冷喷沉积,这是一个室温增材制造技术.
- 在基板上制造的Ti-HAP生物复合材料涂层.
- 嵌入的中间 (Ti) 和 (Nb) 粘合层增强接口特性.
主要成果:
- 直接沉积的Ti-HAP涂层显示Young的模量高于纯Ti,但由于缺陷,曲强度较低.
- 包括Ti和Nb结合层的涂层显著提高了Ti-HAP涂层的屈曲强度,达到大约310MPa.
- 增强的屈曲强度超过了天然骨和商业牙科修复生物复合材料的屈曲强度.
结论:
- 冷喷沉积是一种有前途的技术,可以快速,可扩展地制造具有可调节机械性能的骨植入物.
- 使用中间键层的策略有效地提高了陶金属矩阵复合材料的屈曲强度.
- 这种方法为开发用于骨科和牙科应用的先进生物材料提供了可行的途径.
