酸-水热法辅以水热温度对钛材生物活性的影响

许莹^1,2，王变^1,2，张孜孜^1,2，蔡艳青^1,2

1. 华北理工大学材料科学与工程学院2. 河北省无机非金属重点实验室

摘 要：为提高医用钛材的生物活性,通过酸-水热复合法在其表面设计并制备了TiO₂纳米棒,探讨水热温度对钛表面TiO₂纳米棒形成的影响,然后对试样进行模拟体液生物活性实验,采用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）分析手段研究了钛表面生成产物的形貌、元素组成和物相组成.结果表明:随着水热温度的增加,二氧化钛层的表面形貌发生改变,从片状到棒状,之后纳米棒发生团聚;试样中金红石相和锐钛矿相的衍射峰强度随水热温度的增加而增强;水热温度为130℃时,钛表面可以形成尺寸均匀、长度基本一致的TiO₂纳米棒,其厚度、长度和直径分别为2.5μm、150 nm和10 nm,且纳米棒是由锐钛矿型和金红石型TiO₂的混合相组成.模拟体液生物活性实验后,水热处理后材料表面有富含Ca、P的羟基磷灰石生成,而羟基磷灰石的形成主要与纳米棒的形成和膜层的厚度有关.其中,水热温度为130℃时形成的纳米棒结构较好,膜层较厚,其表面诱导磷灰石沉积的含量最多,具有较好的生物活性.

关键词：TiO2纳米棒;生物活性;形成机理;酸-水热法;羟基磷灰石;