单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺，采用水热(HT)方法在纯钛表面制备了不同钛酸钠纳米棒阵列涂层，对上述涂层再次进行水热处理，实现涂层中纳米棒状钛酸钠的单/多元素(Mg、Ca、Sr或Zn)掺杂。该涂层为双层结构，其特征在于：内层(与基体毗邻)为致密纳米颗粒层；表层为纳米棒，呈近垂直于致密纳米颗粒层取向。涂层与基体之间无不连续界面，具有高的结合强度(21.0‑30.2N)。在模拟体液环境中能快速诱导形成骨磷灰石，具有良好的生物活性。本发明专利技术借鉴人骨，从结构和成分对纯钛基体进行了仿骨表面改性，赋予植体表面微纳结构和微量元素，通过二者的协同效应来提高骨整合作用。

Preparation of Single/Multicomponent Doped Sodium Titanate Nanorod Array Coatings

The invention discloses a preparation process of single/multielement doped sodium titanate nanorod array coatings. Different sodium titanate nanorod array coatings are prepared on pure titanium surface by hydrothermal (HT) method. The coatings are hydrothermal treated again to realize single/multielement doping of nanorod sodium titanate (Mg, Ca, Sr or Zn) in the coatings. The coating has a double-layer structure and is characterized by dense nanoparticle layer in the inner layer (adjacent to the substrate) and nanorod layer in the surface, which is nearly perpendicular to the dense nanoparticle layer. There is no discontinuous interface between the coating and the matrix, and it has high bonding strength (21.0 30.2N). Bone apatite can be induced rapidly in simulated body fluid environment and has good biological activity. According to human bone, the pure titanium matrix is modified by imitating bone surface from structure and composition, and the micro-nano structure and trace elements on the surface of the implant are endowed, and the osteointegration effect is improved by the synergistic effect of the two.

【技术实现步骤摘要】
单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺
本专利技术属于医用金属表面生物活化改性
，涉及一种钛基医用种植体表面生物活性涂层的制备技术，尤其是多种元素共同掺杂的钛酸钠纳米棒阵列涂层的水热制备技术。
技术介绍
钛及钛合金虽具有良好的生物相容性，但仍属生物惰性材料，植入体内后难以与宿主骨进行整合，易诱发纤维包囊导致植体松动，甚至失效。为提升钛基植体的骨整合能力，需对其表面进行生物活化改性。已经知道，自然骨基质是由纤维状胶原及纳米颗粒状羟基磷灰石(HA)复合而成，其中HA掺杂有Mg、Sr和Zn等微量金属元素。依据结构仿骨基质，可在钛基表面构建纳米棒/纤维阵列涂层；依据成分仿骨基质，可在纳米棒/纤维阵列中掺杂一定量的微量金属元素，通过构建上述三维构形仿骨基质涂层应可提升钛基植体的骨整合能力。水热处理可直接于钛基表面原位生成三维钛酸钠(ST)纳米棒阵列以模拟自然骨基质构形，并且在水热处理过程中，利用离子交换原理可在纳米棒中实现元素掺杂以模拟自然骨基质成分。在前人研究中虽利用水热处理在钛表面形成钛酸钠纳米棒，但纳米棒构形参量(如棒间距、直径、取向)并未实现精准调控，同时通过离子交换对钛酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺，其特征在于，涂层制备采用水热处理hydrothermal treatment,HT技术，首先，采用一次水热工艺对纯钛基体进行HT处理实现钛酸钠纳米棒阵列涂层的构建，通过调整水热溶液NaOH浓度0.3～2M、水热处理温度100～220℃和时间1～6h，来控制钛酸钠纳米棒的直径65～67nm、间距45～244nm；其次，利用离子交换Ion exchange,IE原理，对纳米棒直径67nm且纳米棒间距72nm的钛酸钠纳米棒阵列涂层进行再次HT水热处理，实现对涂层中钛酸钠纳米棒的单一或多种元素Mg、Ca、Sr及Zn的掺杂，未掺杂或单/多元素掺杂钛酸钠纳...

【技术特征摘要】
1.单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺，其特征在于，涂层制备采用水热处理hydrothermaltreatment,HT技术，首先，采用一次水热工艺对纯钛基体进行HT处理实现钛酸钠纳米棒阵列涂层的构建，通过调整水热溶液NaOH浓度0.3～2M、水热处理温度100～220℃和时间1～6h，来控制钛酸钠纳米棒的直径65～67nm、间距45～244nm；其次，利用离子交换Ionexchange,IE原理，对纳米棒直径67nm且纳米棒间距72nm的钛酸钠纳米棒阵列涂层进行再次HT水热处理，实现对涂层中钛酸钠纳米棒的单一或多种元素Mg、Ca、Sr及Zn的掺杂，未掺杂或单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层为双层结构涂层，内层与基体毗邻为致密纳米颗粒层；表层为近垂直于致密纳米颗粒层取向的纳米棒，双层结构涂层的成分均为未掺杂或掺杂了镁、或钙、或锶、或锌、或四种元素共掺杂的钛酸钠。2.根据权利要求1所述的单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺，其特征在于，对纯钛基体进行HT处理，具体操作为：将纯钛片样品置于高压反应釜中，并加入浓度为摩尔每升0.3～2M的NaOH溶液，溶液填充度为20％，在100～220℃的温度下水热处理1～6小时，得到所述不同的钛酸钠纳米棒阵列涂层。3.根据权利要求1所述的单/多元素掺杂钛酸钠纳米棒阵列涂层的制备工艺，其特征在于，对钛酸钠纳米棒直径67nm且纳米棒间距72nm的钛酸钠纳米棒阵列涂层利用离子交换原理再次进行HT处理，具体操作为：将纳米棒直径67nm且纳米棒间距72nm的钛酸钠纳米棒阵列涂层置于高压反应釜中，并加入浓度为毫摩尔每升的0.01～10mM的Mg(CH3COO...

【专利技术属性】
技术研发人员：憨勇，余冬梅，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61