等离子喷涂是一种常用的生物医用材料表面改性技术,可以使基体表面具有耐磨、耐蚀、耐高温氧化、电绝缘、隔热、防辐射、减磨和密封等性能。等离子喷涂亦有用于医疗用途,在人造骨骼表面喷涂一层数十微米的涂层,作为强化人造骨骼及加强其亲和力的方法。
等离子喷涂技术是采用由直流电驱动的等离子电弧作为热源,将陶瓷、合金、金属等材料加热到熔融或半熔融状态,并以高速喷向经过预处理的工件表面而形成附着牢固的表面层的方法。
多年来,随着等离子喷涂涂层应用范围的不断扩大,工艺改进提高了等离子喷涂沉积材料的质量和一致性。例如,20世纪80年代广泛采用可控气氛喷涂(通常称为低压等离子喷涂LPPS) 或真空等离子喷涂VPS) 大大提高了等离子喷涂金属涂层的质量。这导致了许多新的应用,如涂层关键涡轮发动机零件和医疗植入物。
生物活性涂层在临床得到了广泛应用,使用等离子喷涂技术是制备生物活性陶瓷材料的主要方法之一。使用具有生物活性的陶瓷粉末材料按一定的成分配比喷涂在金属材料表面,使其具有良好的生物活性,结合了金属材料和陶瓷材料的优势,作为人工骨或人工关节植入人体。
许多科学家已经开始探讨研制各种人造骨骼,来植入患者的体中。有的研究成果已经开始应用到临床上,取得了令人诸目的效果。人造骨骼的优点是它可以替换已经毁坏的骨骼,使人真正的重新恢复心灵和身体的健康。羟基磷灰石等离子喷涂法是在已有的金属复合材料表面,用高温等离子火焰喷涂上一层几十微米厚的羟基磷灰石。目前医学界公认的人造骨骼替代材料是金属钛的合金材料和羟基磷灰石材料。在生物材料的研究领域,向前迈了一大步。
羟基磷灰石(HA)陶瓷是人体、动物骨骼和牙齿的重要无机成分,具备优异的生物相容性、骨组织诱导、耐腐蚀的特性,作为人工骨植入人体后,羟基磷灰石与人体骨骼形成化学键合,在临床得到广泛的应用。采用热喷涂技术制备的羟基磷灰石涂层材料,兼具金属材料的力学强度和生物陶瓷的生物学性能,其研究和应用已取得显著进展。
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