1. 研究目的与意义及国内外研究现状

生物医用材料是对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。金属植入材料是应用最早的生物医用材料, 目前常见的植入金属材料主要为超低碳奥氏体不锈钢(aisi316l, 317l)、钴-铬(co-cr)合金、纯钛和钛合金3 类材料。钛及钛合金具有良好的耐腐蚀性，抗菌不锈钢是一类兼具结构和抗菌功能一体化的材料。在目前使用的钛合金中，主要还存在以下几个方面的问题:（1）生物活性不强；（2）耐磨性较差；（3）耐蚀性能还需提高。目前所用的表面镀膜技术局限性很大，且镀膜与基体之间结合不够牢固，容易脱落，这对于生物材料来说是致命的缺陷，而我们使用的双层辉光渗金属技术，所渗合金层主要依靠扩散方法形成,合金元素在表面与基体之间呈梯度分布,合金层与基体之间为冶金结合,非常牢固,不易脱落,克服了各种表面镀膜技术存在的膜基结合问题，对于生物材料的表面改性具有重要的意义。

国内外研究现状

钛合金作为人体硬组织替代物和修复物的首选材料在临床上得到广泛的应用。我国的黄伟九和李兆峰分析了目前医用钛合金存在的主要问题:生物活性、耐磨性和耐腐蚀性有待进一涉提高，指出表面改性是改善上述问题的有效途径。

目前，我国的南黎、刘永前、杨伟超等人研究了铁素体和奥氏体含铜抗菌不锈钢的抗菌特性及相关机制。实验结果表明，含铜抗菌不锈钢具有优良的广谱杀菌作用，对所选择的大部分革兰氏阴性菌(g^-)和革兰氏阳性菌(g )的杀灭率均在99.0%以上。

在国外，in-seop lee等人研究了在植入体内的骨相关的生物材料表面发生的各种生物反应及其表面的化学和物理状态，并指出常用的生物材料（如钛合金、钴铬合金、不锈钢、聚醚醚酮、超高分子量聚乙烯和各种磷酸钙）有许多缺点，如缺乏生物相容性和不适当的机械性能。而表面改性具有广泛的发展前景来克服这些问题，各种表面改性技术也已经被发现并研究，包括物理化学涂层、辐射接枝法、等离子体表面工程和表面图案化等。

2. 研究的基本内容

（1）利用双层辉光等离子渗镀技术在钛基体表面渗镀铜，在不锈钢表面渗镀铌锆合金，并在实验过程中探索良好的工艺参数；

（2）采用x射线衍射、金相显微镜和原子力显微镜对不同工艺参数的样品表面的组织形貌、成分结构进行分析；

（3）通过模拟人体体液腐蚀实验测试样品表面的耐腐蚀性能，分析较好工艺参数下渗层的耐腐蚀性能；

（4）通过生物抗菌实验来测试样品表面的抗菌性能，分析较好工艺参数下渗层的抗菌性能。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

方案：

本课题通过对双层辉光离子渗金属技术的理解及经验判断，确定钛基体表面渗镀铜及不锈钢表面渗镀铌锆合金的大致的工艺参数，并在实验过程中不断加以修正及优化，观察并分析其组织形貌、成分结构，对在优化工艺参数下的样品进行生物抗菌方面的研究。

一月：通过实验经验确定双层辉光离子渗金属技术工艺参数；

4. 参考文献

[1]吕曼棋,杨柯,徐慧.抗菌不锈钢的研究及应用展望.功能材料.2006,37:599~602.

[2]黄伟九,李兆峰.医用钛合金表面改性研究进展.材料导报.2006,20(7):369~379.

[3]b obrien,j stinson,w carroll.journal of the mechanical behavior of biomedical materials.2008.1(4):303-12.