【摘 要】
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每年因外伤、肿瘤造成的骨折和骨缺损患者高达数千万,传统的金属医用材料存在弹性模量高和需二次手术取出等诸多缺点。近年来,研发新型高性能可降解的金属医用材料已成为医学研究领域的热点问题。镁及镁合金具有良好的力学性能,与人体生物相容性好,且在人体内具有可生物降解等优良特性,是一种十分具有潜力的医用植入材料。然而,镁合金在人体生理环境中的腐蚀速率过快,且耐磨蚀性能较差,限制了其应用范围。基于此,本文采用微
【基金项目】
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国家自然科学基金（51975304）基于摩擦催化效应原位构筑DLC薄膜的摩擦学性能及作用机理的研究； 山东省自然科学基金（ZR2019MEE016）表面微纳织构疏水化提高钛合金腐蚀磨损性能的研究；
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每年因外伤、肿瘤造成的骨折和骨缺损患者高达数千万,传统的金属医用材料存在弹性模量高和需二次手术取出等诸多缺点。近年来,研发新型高性能可降解的金属医用材料已成为医学研究领域的热点问题。镁及镁合金具有良好的力学性能,与人体生物相容性好,且在人体内具有可生物降解等优良特性,是一种十分具有潜力的医用植入材料。然而,镁合金在人体生理环境中的腐蚀速率过快,且耐磨蚀性能较差,限制了其应用范围。基于此,本文采用微弧氧化（MAO）技术在医用AZ31B镁合金表面原位构筑了硬质陶瓷膜层,并使用普鲁兰多糖添加剂进一步提升了膜层耐腐蚀及耐磨蚀性能。此外,在原有陶瓷膜层基础上,采用水热处理和浸渍-提拉技术制备了MAO复合膜层。采用电化学测试分析了膜层样品在模拟体液（SBF）中的耐腐蚀和耐磨蚀性能。论文主要研究内容及结论如下:（1）研究了电解液体系对镁合金表面MAO陶瓷膜层的表面形貌、化学成分、力学性能、耐腐蚀及耐磨蚀性能的影响。在所研究的三种电解质溶液中,在偏硅酸钠及硼酸钠混合电解液中得到的陶瓷膜层表面孔隙率最低且厚度最大,其腐蚀电流密度相比镁合金基体降低3个数量级,表现出了最优异的耐腐蚀性能。在整个加载磨蚀期间,陶瓷膜层的开路电位值最高,与未处理的基底相比,其磨损率降低了83%,因而表现出最佳的抗磨蚀性能。（2）在偏硅酸钠及硼酸钠混合电解液中加入普鲁兰多糖可显著提升MAO陶瓷膜层的耐腐蚀性能。普鲁兰多糖的最佳添加浓度为1.0 g/L,得到的陶瓷膜层的表面孔隙率最低且厚度最大,其腐蚀电流密度相比未处理的基底降低4个数量级,且在长达60天的模拟体液浸泡实验中仅表现出微弱的点蚀迹象。磨蚀实验显示,在加载摩擦后,样品的开路电位处于最高且保持不变,其磨损率相比未处理的基底降低了90%,表现出了极为优异的抗磨蚀性能。（3）MAO陶瓷膜层经过水热处理（HT）之后,表面生成的Mg（OH）2晶体具有封孔作用,可提高陶瓷膜层的耐腐蚀性能。陶瓷膜层经过壳聚糖（CS）涂覆之后,表面微孔和微裂纹可被完全密封。由于Mg（OH）2晶体和壳聚糖涂层的协同封孔效应,MAO/HT/CS样品的腐蚀电流密度比基底低4个数量级。在磨蚀实验中,四种膜层样品的开路电位大小排序为:MAO/HT＞MAO＞MAO/HT/CS＞MAO/CS,其中,MAO/HT/CS样品具有最低的平均摩擦系数（0.11）和磨损率(1.83×10-5mm~3N-1m-1),且开路电位运行最平稳,证明其具有最优异的抗磨蚀能力。
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