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镁合金腐蚀研究进展(37)—硅烷水解度对水滑石硅烷复合涂层耐蚀性能的影响
rczeng 2019-4-14 18:45
镁合金腐蚀研究进展(37)—硅烷水解度对水滑石硅烷复合涂层耐蚀性能的影响 水滑石类化合物(LDH)是一类具有层状结构的无机功能材料。LDH的主体层板化学组成与其层板阳离子性质、层板中间阴离子、阴离子交换量和超分子结构等因素密切相关。镁铝碳酸根型水滑石化学通式为:Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 ·4H 2 O,具有层间阴离子的可交换性、热稳定性能、组成和结构的可调控性等特点。 有机硅烷的分子结构式一般为:R-Si(OR) 3 (Si-OR为硅烷氧基)。硅烷氧基对无机物具有反应性,也可以与一些有机官能团结合。有机硅烷水解产生的Si-OH一方面可以进行自缩聚形成Si-O-Si网状结构,另一方面能够与水滑石表面的羟基进行结合。因此,Si-OH的浓度势必会影响着有机硅烷与水滑石的结合。 在本工作中,使用共沉淀-水热法合成在镁合金AZ31上制备出镁铝碳酸根水滑石,再用浸渍法在不同配比的硅烷、乙醇和超纯水的混合溶液(3:20:10, 3:15:15和3:10:20)中制备出水滑石/硅烷改性的复合涂层。 图1 涂层结构示意图 Fig. 1 Schematic representation of the coating formation mechanism of the composite coatings. 研究发现,3:10:20比例的溶液具有最高的硅烷水解度,对应制备出的LDH/PMTMS-3涂层具有最好的耐蚀性和表面致密性涂层具有超疏水性能,接触角达150.5°,可以有效地隔绝水溶液的侵蚀。而对于另外两种复合涂层(3:20:10, LDH/PMTMS-1涂层和3:15:15, LDH/PMTMS-2涂层),两者表面均不致密,内层水滑石形貌清晰可见,耐腐蚀性相比于LDH/PMTMS-3涂层较差,但比水滑石涂层或者AZ31基体较好。这两种复合涂层也未达到超疏水效果,接触角分别为120.5°和131.5°。因此,LDH/PMTMS-3涂层作为耐蚀涂层实际应用前景。 该项工作 “Corrosion resistance of Mg(OH) 2 /Mg–Al-layered double hydroxide coatings on magnesium alloy AZ31: influence of hydrolysis degree of silane” 在线发表在 《Rare Metals》(2019). https://doi.org/10.1007/s12598-019-01234-1. 第一作者为研究生姚青松,通讯作者为张芬、曾荣昌。 Fig. 2 FE-SEM of (a) LDH coating, (b) LDH/PMTMS-1 coating, (c) LDH/PMTMS-2 coating and (d) LDH/PMTMS-3 coating Fig. 3 FT-IR spectra of (a) silane solutions: Solution 1 (3:20:10, V / V / V ), Solution 2 (3:15:15, V / V / V ), Solution 3 (3:10:20, V / V / V ); FT-IR spectra of (b) LDH coating, LDH/PMTMS-1 coating, DH/PMTMS-2 coating and LDH/PMTMS-3 coating. 图4 XPS 图谱 Fig. 4 XPS survey scan of (a) LDH/PMTMS-3 coating, (b) Mg peaks, (c) C peaks, (d) O peaks and (e) Si peaks. 图5 极化曲线 Fig. 5 Polarization curves of the (a) AZ31 alloy, (b) LDH coating, (c) LDH/PMTMS-1 coating, (d) LDH/PMTMS-2 coating and (e) LDH/PMTMS-3 coating. 图6 析氢曲线 Fig. 6 (a, b) Hydrogen evolution volume and (a, b) hydrogen evolution rate (HER) as a function of the immersion time for (I) AZ31 alloy, (II) LDH coating, (III) LDH/PMTMS-1 coating , (IV) LDH/PMTMS-2 coating and (V) LDH/PMTMS-3 coating in 3.5 wt. % NaCl solution for 480 h. Fig. 7 Schematic representation of corrosion mechanism of the composite coatings.
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镁合金腐蚀研究进展(36)—DNA诱导Ca-P涂层的性能研究
rczeng 2019-4-9 10:57
镁合金腐蚀研究进展(36)—DNA诱导Ca-P涂层的性能研究 脱氧核糖核酸(DNA)除了作为遗传物质以外,其独特的双螺旋结构,丰富的磷酸基团,可程序化组装以及良好的生物相容性等特性,逐渐引起研究者的关注。我们 先前的研究 发现, DNA和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)可以通过层层组装的方式在镁合金表面制备相对致密的(PVP/DNA)n涂层。虽然涂层相对较薄,耐蚀的效果也不如预期。但是,DNA确实在成膜过程中发挥了积极的作用。 该涂层在浸泡模拟体液中还表现出良好的类生物矿化效果。 为了进一步探究DNA在成膜过程的作用,我们在14 mmol‧L -1 Ca(NO 3 ) 2 ·4H 2 O、8.4 m mol‧L -1 NaH 2 PO 4 ·2H 2 O和4 mmol‧L -1 NaHCO 3 的基础上添加了1g‧L -1 DNA,通过水热法在AZ31镁合金表面制备了DNA 诱导的Ca-P涂层。 研究表明,DNA诱导的Ca-P涂层的主要成分为CDHA(缺钙型羟基磷灰石)、TCP(磷酸三钙)和DCPA(磷酸氢钙),涂层的耐蚀性也有了一定的提高。而且 加入 DNA不仅细化了涂层晶粒,而且也增强了涂层与基体的结合力。与课题组前期工作【1】比较发现,DNA比EDTA具有更好的诱导Ca-P 涂层的形成能力。 图1 (c、d)添加和(a、b)不添加DNA诱导的Ca-P涂层的微观形貌 图2 未添加和添加DNA的Ca-P 涂层样品的FTIR和 XRD 图谱:左图 (a)未添加、(b)添加;右图(a)AZ31、(b)未添加、(c)添加 图3 (a)未添加和(b)添加DNA的Ca-P 涂层样品的结合力测试结果 图4 (a) AZ31镁合金基体,(b) Ca-P涂层和(c) DNA-induced Ca-P涂层样品在Hank’s溶液里的极化曲线 图5 DNA诱导Ca-P涂层的成膜机理图 该项工作 Corrosion resistance of bioinspired DNA-induced Ca–P coating on biodegradable magnesium alloy (7, 2019: 144-154) 发表在《 Journal of Magnesium and alloys 》2019年第1期,作为封面论文( Cover article )。第一作者为研究生刘萍,通讯作者为曾荣昌教授、崔蓝月。 链接: 镁合金腐蚀研究进展(26)—镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能 镁合金腐蚀研究进展系列 【1】Cui L.Y., Wei G.B., Zeng R.C., Li S.Q., Zou Y.H., Han E.H. Bioact. Mater., 3 (2018), pp. 245-249
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镁合金腐蚀研究进展(35)—热处理对层层组装多层膜的影响
rczeng 2019-4-6 11:13
镁合金腐蚀研究进展(35)—热处理对层层组装多层膜的影响 目前限制医用镁及镁合金应用的主要障碍是其局部腐蚀和降解速率过快,这可能会在骨损伤完全愈合之前损害植入体的机械完整性。同时,可能产生的生物材料表面细菌生物膜也会导致植入体在应用中提前失效。可以采用表面改性和抗菌元素合金化等诸多方法来同时解决以上两个问题。 为了探索医用镁合金表面抗菌途径,一种方法是将抗生素嵌入镁合金表面涂层。基于荷正、负电荷聚电解质的静电吸引, 通过所谓层层组装(layer-by-layer (LbL) assembly)方法 交替地产生静电沉积 来制备聚电解质多层膜(PEMs)。多层膜可以作为耐腐蚀的物理屏障。 可以选用聚烯丙胺盐酸盐(PAH)、聚丙烯酸(PAA)和硫酸庆大霉素(GS)作为镁表面功能化的组装单元。PAH可以荷正电,具有良好的生物相容性。而PAA可以荷负电,并且已被广泛应用于生物医学领域。除了这两种聚电解质外,GS是一种对抗大多数革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌的有效抗生素,可以被掺入PEMs中,以提高植入体的抗菌性能。 然而,由于GS与其他荷电组装单元的弱结合力,将抗生素直接负载到PEMs中不容易实现。而且,腐蚀介质也可以穿透多层膜使得抗菌剂快速释放,这不满足医用镁合金长期抗菌性能的要求。 在本工作中,使用旋涂辅助层层组装技术(SLbL assembly)在镁合金表面成功地组装了GS负载的聚电解质多层膜。重点研究了多层膜热处理(HT),以提高了其耐腐蚀性并延长GS的释放时间。 研究发现,不同PAA分子的羰基可以通过热处理交联形成稳定的酸酐键。HT-(PAH/PAA-GS) 10 热处理 膜的腐蚀电流密度比(PAH/PAA-GS) 10 未经热处理膜降低了一个数量级。这表明,热处理可以提高多层膜的耐腐蚀性能。同时,该热处理多层膜对金黄色葡萄球菌具有良好的抗菌活性,而且可以延长释放时间。此外,在长时间浸泡于腐蚀介质中时,HT-(PAH/PAA-GS) 10 膜可促进羟基磷灰石的形成。本防腐 抗菌 多层涂层在医用镁合金领域具有应用前景。 该项工作近日在线 发表 在 Journal of Colloid Interface Science ( 547 (2019) 309–317. https://doi.org/10.1016/j.jcis.2019.04.017 ),论文第一作者为硕士研究生赵延斌,通讯作者为李硕琦和曾荣昌。 此文系即将毕业的赵延斌的第5篇SCI论文。5篇文章包括2篇 Journal of Colloid Interface Science (IF5.091) 、1 篇 Applied Surface Science( IF4.439, 2018 ,ESI 高被引 )、1 篇 Materials Letters (2019)和1篇 Acta Metallurgica Sinica (2018,Engl. lett.) 。 最后一篇去年获得中国金属学会颁发的优秀论文。 Corrosion resistance and drug release profile of gentamicin-loaded polyelectrolyte multilayers on magnesium alloys: Effects of heat treatment Abstract Magnesium (Mg) alloys have received considerable attentions as the emerging biodegradable implant materials in orthopedic surgery applications. However, the rapid corrosion rate and the susceptibility to bacterial infection have prevented their wide spread applications to date. In this work, the gentamicin-loaded multilayers have been constructed on Mg alloys through spin-assisted layer-by-layer (SLbL) assembly. Heat treatment is applied for improving the corrosion resistance and prolonging the drug release profile. In addition, the treated multilayer can promote the formation of hydroxyapatite (HA) during the long-time immersion in Hank’s balanced salt solution (HBSS). Graphical abstract Keywords Magnesium alloy;Layer-by-layer;Heat treatment;Corrosion resistance;Antibacterial property;Sustained release 链接: 镁合金腐蚀研究进展系列 曾荣昌发表论文目录( Rong-Chang Zeng\\'s Publications)(2000-)
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镁合金腐蚀研究进展(34)—镁合金表面自愈合涂层进展
热度 1 rczeng 2019-4-5 10:58
镁合金表面自愈合涂层进展 所谓自愈合涂层是指涂层遭受一定的破坏时,在外界未输入(或少量)影响,能够对受损区进行一定的自我修复,从而达到继续保护基体或恢复特定功能的涂层。 狭义上而言,涂层自愈合是对涂层本身的修复,即利用修复剂的反应;从广义 上讲,涂层自愈合也可以是对涂层功能(尤指防腐蚀)的恢复,主要利用缓蚀剂。 自愈合涂层能够一定程度地修复表面涂层的损伤,延长涂层的使用寿命,因此,广泛应用于镁合金表面处理领域。结合经典的自愈合涂层模型和理论,综述了镁合金表面自修复涂层的最新相关研究成果。 铬酸盐转化膜是一种最典型的化学转化膜,其利用修复剂之间的化学反应来达到修补涂层损伤的目的,工艺简单,容易实现,但其修复涂层效果极大地受到修复剂填埋量的影响。以微囊微管为代表的微容器型自愈合涂层进一步丰富了自愈合涂层的设计理念,但因其工艺相对复杂、缓蚀剂装载量有限等问题也颇受限制,而利用多孔材料装载修复剂的等类微容器涂层是近期比较新颖的涂层设计思路。最新的研究工作则主要围绕多功能化的自修复复合涂层展开,自愈合效果往往只是复合涂层的一部分功能,也不再是对于涂层本身的修复,而更加注重利用涂层本身与腐蚀产物的共同作用达到对涂层功能的修复;无机类与聚合物类修复剂复合使用,共同增强自愈合效果。另外,根据实际应用条件设计的触发式自愈合,更贴近现 实。 此文刊载于《表面技术》2019第三期 由重庆大学教授潘复生院士负责的 专题—镁合金腐蚀与防护。2019,48(3):1-9. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.03.001 图1 复合涂层结构及自修复机理示意图 Fig. 1 Schematic diagram of SSLbL coating structure and self-healing mechanism Ref : ZHAO Y B, et al. Materials letters, 2019, 237: 14-18. Recent Development of Self-healing Coating on Magnesium Alloys: A Review Self-healing coating has been widely applied into surface treatment of magnesium alloys, due to the fact that it can repair the mechanical damage and prolong the in-service life. Based on classical self-healing coating models and theories, the cutting-edge researches of self-healing coatings on magnesium alloys are reviewed. Chromate chemical conversion coating, one of chemical conversion coatings, is used to renew itself by inhibitors. This method is simple and easy to implement, but it is highly affected by the amount of corrosion inhibitors. The micro-container self-healing coatings, such as microcapsule and microtubules, enrich design concept of self-healing coatings, but it is also limited due to the relatively complicated process and the loadings of inhibitor. Recently, porous materials are used as micro-container, which is a novel coating design concept. Multifunctional composite coatings are the focus in recent research, and self-healing effect is usually only one of its functions. New self-healing coatings not only focus on multi-functional composite coatings, but also pay more attention to repair functions. Inorganic and polymer-based healing agents are usually combined to enhance self-healing effect. Also, self-healing coatings designed and triggered by actual condition are closer to the reality. Origin: Zi-You Ding, Lan-Yue Cui, Rong-Chang Zeng. Surface Technology, 2019,48(3):1-9. DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2019.03.001
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镁合金腐蚀研究进展(33)—镁合金(MAO)表面氢氧化镁涂层-EDTA的影响
rczeng 2019-2-10 22:59
镁合金腐蚀研究进展(33)—镁合金(MAO)表面氢氧化镁涂层-EDTA的影响 EDTA-2Na分子式为C 10 H 14 N 2 Na 2 O 8 ,是六齿配体和螯合剂,具有很强地螯合如Ca 2+ 和Mg 2+ 等 金属离子 的能力。 我们前期 利用EDTA,采用水热法在AZ31以及Mg-1Li-1Ca合金表面制备 SnO 2 掺杂Ca-P涂层。处理溶液包括EDTA,Ca(NO 3 ) 2 ·4H 2 O 、NaH 2 PO 4 ·2H 2 O和 SnO 2 。研究表明,AZ31表面Ca-P-Sn涂层的化学成分主要为CaHPO 4 ·2H 2 O (DCPA)、少量SnO 2 及MgHPO 4 。该涂层具有提高耐蚀性和抗菌性的作用。 这里报道的是,利用EDTA,在镁合金及其阳极氧化膜表面制备氢氧化镁涂层的结果。 (一) 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层 通过在LiOH溶液中添加EDTA-2Na作为 Mg 2+ 离子络合剂,采用水热法(图1)在镁合金AZ31基体上成功制备了一层纳米氢氧化镁涂层(图2)。EDTA提高了氢氧化镁膜的厚度,改变了涂层微观形貌,增加了涂层结合力以及耐蚀性等。 该项工作 Corrosion resistance of nanostructured magnesium hydroxide coating on magnesium alloy AZ31- influence of EDTA 2019年2月4日( 大年三十 )在线发表在《Rare Metals 》 ,第一作者为 研究生 樊晓丽,通讯作者为曾荣昌教授。 图1 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层制备过程 图2 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层 (a) (b) LiOH 溶液、(c) (d) EDTA-LiOH 溶液 图3 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层截面形貌 (a) LiOH 溶液、(b) EDTA-LiOH 溶液 图4 镁合金AZ31表面纳米氢氧化镁涂层 XPS图:(a) 宽谱, (b) 浸泡10 min, 3 h and 6 h N1s高分辨图(c)浸泡 10 min N 1s高分辨图 图5 镁合金AZ31表面纳米氢 氧化镁涂层耐蚀性能 图6 镁合金AZ31表面纳米氢 氧化镁涂层 成膜机理 (二) 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 对于阳极氧化膜上的氢氧化镁来说,EDTA不仅有效地促进了镁合金表面MAO膜微孔的封闭,提高了其耐蚀性,而且该涂层在模拟体液中还表现出良好的类生物矿化效果,这可能是一种具有应用前景的骨植入涂层制备方法。 图7 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层制备过程 参考 图8 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 图9 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层成膜过程 : 10 s (a-c), 30 s ( d -f), 1 min (g-i), 5 min (j-l), 10 min (m-o), 20 min (p-r) and 30 min (s-u). 图10 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 EDS成分 图11 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层耐蚀性能 图12 镁合金AZ31阳极氧化膜(MAO)表面纳米氢氧化镁涂层 成膜机理 EDTA对成膜的影响可归因于:EDTA分子在Mg(OH)2的成核和生长中起着至关重要的作用,由于其对Mg 2+ 优异的络合能力。通常,在具有不同pH值的水溶液中,EDTA具有七种不同的形式:H 6 Y 2+ ,H 5 Y + ,H 4 Y,H 3 Y - ,H 2 Y 2- ,HY 3- 和Y 4- 。阴离子Y 4- 是具有最强复杂性的配体物质。Y 4- 离子浓度越大,络合物越稳定。当溶液的pH值大于10时,Y 4- 的存在将占主导地位。在该实验中,溶液的pH值约为13.6。因此,EDTA可能以HY 3- 和Y 4- 的形式存在。EDTA与Mg 2+ 络合,主要发生在α-Mg溶解的早期阶段。因为此时Mg基底表面和溶液中具有丰富的Mg 2+ 离子。EDTA与Mg 2+ 离子络合并吸附于镁合金基体或MAO表面,形成单分子膜作为氢氧化镁涂层的内层,同时也作为氢氧化镁涂层赖以生长的位点。 该项工作“ Corrosion resistance of in-situ growth of nano-sized Mg(OH) 2 on micro-arc oxidized magnesium alloy AZ31-Influence of EDTA ”于2019年1月22日在线 发表在《Journal of Materials Science Technology 》 ,第一作者为研究生 李长阳, 通讯作者为曾荣昌教授 。 链接: 镁合金腐蚀研究进展(31)-镁合金表面SnO2钙磷涂层耐蚀抗菌性能
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镁合金腐蚀研究进展(30)-葡萄糖水热法诱导钙磷涂层研究
rczeng 2018-9-26 16:58
镁合金腐蚀研究进展(30)-葡萄糖 水热法 诱导钙磷涂层研究 及葡萄糖初步工作十二载轨迹 在今年中秋之际,3月份投稿到 Applied Surface Science 的论文《 纯镁表面葡萄糖水热诱导Ca-P涂层 》经过审稿、补实验修改,终于被接受,并于25日在线发表。 回首过去, 此项原创性工作源于我们12年的坚守和孜孜不倦的探索。 这篇文章的发表还是有故事的,创新不易,希望记录一下,感谢那些热爱学术辛勤耕耘的研究生们、同事和朋友们的支持和帮助。这些人也包括国内外同行、匿名的论文审稿人、论文合作者和编辑们。 有关葡萄糖对可降解镁及合金的腐蚀影响系统性研究,我们课题组应该算是国际上开始比较早的。 2007年初我从德国GKSS回国后就开始进行模拟体液各组分(包括 碳酸根、硫酸根、磷酸根、葡萄糖、蛋白质 )对镁合金腐蚀的影响。 第一位硕士研究生陈君 (中科院金属所博士毕业、现西华大学副教授) 做了碳酸根、硫酸根、硫酸根、葡萄糖对镁合金腐蚀影响的初步工作。重庆理工大学的同事刘成龙教授完成蛋白质对Mg-Ca合金腐蚀影响的工作 。安排青年教师张春艳做镁合金表面Ca-P 涂层 。 有关模拟体液组分对镁合金腐蚀的影响工作,2011年我们投稿了一篇论文到 Biomedical Materials ,审稿人提出了葡萄糖相关研究还需要进一步拓展和深化。2013年上半年胡艳利用本科毕业论文机会,系统完成 重复和补充实验。 8月29日 我们 把碳酸根、硫酸根和磷酸根部分工作投往《 Corrosion Science 》,经过3次修改,终于在2014年5月6日被接受发表 。 围绕有关葡萄糖的开拓性工作,除陈君以外,目前先后有4位毕业研究生全程参与。2011-2013年研究生谷向民完成硕士论文“葡萄糖对医用镁和镁钙合金腐蚀行为的影响”。2013-2016年研究生李晓婷完成硕士论文“医用Mg-(Ca)合金的腐蚀行为研究”。2015-2018年研究生王玉完成硕士论文“纯镁在葡萄糖和氨基酸溶液中的体外降解行为”;陈芬芬完成硕士论文“葡萄糖对Mg-6Li合金降解行为的影响 ”。 有关葡萄糖早期工作则经过几年的精雕细琢,不厌其烦的修改让李晓婷备受折磨。首篇葡萄糖研究论文在2015年初投到 Nature Materials ,后经编辑部转投 Scientific Reports ,于2015年8月12日正式发表 。此项工作通过与己六醇对比,揭示葡萄糖酸化机理和对镁在0.9%NaCl和Hank's溶液中腐蚀行为的影响。此项工作应该是我们课题组的标志性成果之一。 课题组并于同年获得国家自然科学基金项目:镁合金骨植入材料在葡萄糖与多因素耦合下的微环境界面降解、分子识别机理及生物相容性研究(51571134)。 2017年王玉等 发表了葡萄糖与氨基酸耦合对纯镁腐蚀的影响。2017年崔蓝月 发表了葡萄糖对Mg-Ca合金腐蚀的影响。 2018年李令玉 发表了葡萄糖与Tris对镁合金AZ31腐蚀的影响。这些工作都证实葡萄糖确有促进Ca-P盐的形成作用。 2018年澳大利亚昆士兰大学Andrej Atrens教授和德国University of Erlangen-Nuremberg(埃朗根-纽伦堡大学)S.Virtanen和Aldo R. Boccaccini分别发表综述论文 ,系统地介绍了我们课题组在葡萄糖方面的工作。 除了医用镁合金腐蚀机理,我们在镁合金表面改性Ca-P涂层方面的工作持续进行。我们注意到,有机物在Ca-P涂层形成方面有提高结合力和致密度的作用。假设葡萄糖具有诱导镁合金表面Ca-P涂层成膜的能力。 研究过程中发现葡萄糖仿生诱导成膜困难,而用水热法终于获得较好结果。葡萄糖作为诱导剂成功的在纯镁表面制备了耐蚀性和结合力良好的钙磷涂层。2017年8月我们申报了发明专利:一种镁/镁合金的氢氧化镁-钙磷复合涂层的制备方法(201710721824.1)。随后我们把论文投稿到Corrosion Science被拒,所以转投ASS发表。 该方法主要归因于葡萄糖的分子识别机制。在水热反应的体系中,葡萄糖能够迅速的转变为葡萄糖酸,也就是完成了醛基到羧基的转变。羧基能够吸附溶液中的钙离子趋向于基体表面,使得更多的钙离子能够与溶液中磷酸根或磷酸氢根离子反应,形成更为致密的钙磷涂层。并且该制备方法是在碱性环境中,减少了对基体的腐蚀。 该论文“ Corrosion resistance of glucose-induced hydrothermal calcium phosphate coating on pure magnesium ” 于9月25日在线发表 在 《 Applied Surface Science 》(IF4.439) 。第一作者为山东科技大学研究生李令玉,通讯作者为曾荣昌教授。该工作得到了国家自然科学基金和山东科技大学校级科研创新团队经费的支持。也感谢我们团队的国内外合作伙伴的支持。 参考文献: In Vitro Corrosion Degradation Behaviour of Mg-Ca Alloy in the Presence of Albumin . C.L. Liu,Y.J. Wang, R.C. Zeng , X.M. Zhang,W.J. Huang, P.K. Chu. Corrosion Science , 52(10),2010:3341-3347. 镁合金AZ31表面液相沉积Ca-P 生物陶瓷涂层的研究. 张春艳、 曾荣昌 、陈君、杨惠、田中青. 稀有金属材料与工程,38(8), 2009, 1363-1367. Corrosion of magnesium alloy AZ31: The influenceofbicarbonate, sulphate, hydrogen phosphate and dihydrogen phosphate ionsinsaline solution . Rongchang Zeng *, Yan Hu,Shaokang Guan,Hongzhi Cui, Enhou Han. Corrosion Science , 86(2014)171-182 . In vitro degradation of pure Mg in response to glucose. Rongchang Zeng *, Xiao-Ting Li, Shuo-Qi Li,Fen Zhang, En-Hou Han. Scientific Reports ( IF5.228 ), 5, 13026; doi: 10.1038/srep13026 (2015). In vitro degradation of pure magnesium―The effects of glucose and/or amino acid. Yu Wang, Lan-Yue Cui, Rong-Chang Zeng *, Shuo-Qi Li *, Yu-Hong Zou, En-Hou Han. Materials (IF2.728), 2017, 10, 725; doi:10.3390/ma10070725. In vitro corrosion of magnesium alloy AZ31– a synergetic influence of glucose and Tris , Ling-Yu Li, Bin-Liu, Rong-Chang Zeng * , Shuo-Qi Li, Fen-Zhang, Yu-Hong Zou, George Jiang, Xiao-Bo Chen, Shao-Kang Guan, Qing-Yun Liu*. Frontiers of Materials Science (IF1.478). 2018, 12(2): 184–197. In vitro corrosion of Mg-Ca alloy−The influenceof glucose content . Lan-YueCui, Xiao-Ting Li, Rong-ChangZeng *, Shuo-Qi Li, En-Hou Han, Liang Song*. Frontiers of Materials Science (IF1.471), 2017, 11(3): 284–295. Building towards a standardised approach to biocorrosion studies: a review of factors influencing Mg corrosion in vitro pertinent to in vivo corrosion . Sean Johnston, Matthew Dargusch and Andrej Atrens. SCIENCE CHINA Materials, 2018, 61(4): 475–500 Protein adsorption on magnesium and its alloys: A review. Sarah Höhn , S.Virtanen, Aldo R. Boccaccini et al. Applied Surface Science,464 (2019) 212–219 Fig. 1. SEM morphologies of (a, b) Ca-P and Mg(OH) 2 composite coating and (c, d) glucose-free samples (controls) Fig. 2. Hydrogen evolution rates of the (a) pure Mg substrate, (b) glucose-free samples (controls)and (c) Ca-P and Mg(OH) 2 composite coating induced by glucose. Fig. 3. Nanoscratch tests results of the (a) glucose-free samples (controls) and (b) Ca-P and Mg(OH) 2 composite coating induced by glucose. Fig. 4. Schematic illustration of the glucose induced Ca-P and Mg(OH) 2 composite coating via hydrothermal treatment on pure Mg. 延伸阅读: 镁合金腐蚀研究进展系列
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镁合金腐蚀研究进展系列
热度 1 rczeng 2018-9-5 22:30
镁合金腐蚀研究进展系列 镁合金腐蚀研究进展(38)—庆大霉素负载聚合物多层膜诱导羟基磷灰石涂层耐蚀抗菌性能 镁合金腐蚀研究进展(37)—硅烷水解度对水滑石硅烷复合涂层耐蚀性能的影响 镁合金腐蚀研究进展(36)—DNA诱导生物相容性Ca-P涂层的性能研究 镁合金腐蚀研究进展(35)—热处理对层层组装多层膜的影响 镁合金腐蚀研究进展(34)—镁合金表面自愈合涂层进展 镁合金腐蚀研究进展(33)—镁合金(MAO)表面氢氧化镁涂层-EDTA的影响 镁合金腐蚀研究进展(32)-层层组装SiO2/CeO2纳米耐蚀自修复涂层 镁合金腐蚀研究进展(31)-镁合金表面SnO2钙磷涂层耐蚀抗菌性能 镁合金腐蚀研究进展(30)-葡萄糖水热法诱导钙磷涂层研究 镁合金腐蚀研究进展(29)-镁合金MAO表面单宁酸诱导Ca-P涂层 镁合金腐蚀研究进展(28)-医用 镁合金:成分、组织及腐蚀 镁合金腐蚀研究进展(27)-镁合金功能化高分子涂层研究进展 镁合金腐蚀研究进展(26)-镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能 镁合金腐蚀研究进展(25)-镁合金水滑石/硅烷/CeO2涂层耐蚀性研究 镁合金腐蚀研究进展(24)-第二相Mg2Ca对Mg-Li-Ca合金MAO的影响 镁合金腐蚀研究进展(23)-挤压镁锂钙合金的剥蚀 镁合金腐蚀研究进展(22)-镁合金聚硅氧烷纳米银涂层耐蚀与抗菌性 镁合金腐蚀研究进展(21)-Mg-4Li-1Ca表面MAO/壳聚糖自降解机理 镁合金腐蚀研究进展(20)-​​Mg-1Li-1Ca表面MAO/SA超疏水涂层 镁合金腐蚀研究进展(19)-镁合金表面旋涂层层组装涂层耐蚀性能 镁合金腐蚀研究进展(18)-Mg-Li-Ca合金体外降解行为与生物相容性 镁合金腐蚀研究进展(17)-葡萄糖和氨基酸对纯镁腐蚀的影响 镁合金腐蚀研究进展(16)-镁合金TiO2/PMTMS复合涂层耐蚀性能 镁合金腐蚀研究进展(15)-镁合金阳极氧化膜腐蚀机理 镁合金腐蚀研究进展(14)-Tris-HCl和Tris对镁合金腐蚀的影响 镁合金腐蚀研究进展(13)-Mg-Ca合金阳极氧化膜降解机制新见解 镁合金腐蚀研究进展(12)-Mg-Li-Ca合金表面改性及生物相容性 镁合金腐蚀研究进展(11)-镁合金可降解层层​组装高分子涂层 镁合金腐蚀研究进展(10)-镁合金表面镁铝水滑石转化膜进展 镁合金腐蚀研究进展(9)-葡萄糖对镁体外腐蚀/降解行为的影响 镁合金腐蚀研究进展(8)-医用Mg-Ca合金腐蚀研究进展 镁合金腐蚀研究进展(7)-镁合金碳酸根镁铝水滑石涂层 镁合金腐蚀研究进展(6)-镁合金表面自愈合钼酸根水滑石涂层 镁合金腐蚀研究进展(5)-碳酸根对镁合金AZ31腐蚀行为的影响 镁合金腐蚀研究进展(4)-Mg-Li-Ca合金腐蚀机理及动力学表征 镁合金腐蚀研究进展(3)-晶粒度对腐蚀行为的反常影响 镁合金腐蚀研究进展(2)-镁合金晶间腐蚀 镁合金腐蚀研究进展(1)-镁合金点蚀
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镁合金腐蚀研究进展(26)—镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能
rczeng 2018-6-29 00:00
镁合金腐蚀研究进展(26)—镁合金表面层层组装DNA涂层耐蚀性能 脱氧核糖核酸 (deoxyribonucleic acid, DNA) 是 一种由核苷酸重复排列组成的长链聚合物。所谓核苷酸,是指一个核苷加上一个或多个磷酸基团;核苷则是指一个碱基加上一个糖类分子。DNA骨架是由磷酸与糖类基团交互排列而成的一种长链聚合物 。 本文首次利用DNA和 聚乙烯吡咯烷酮( polyvinylpyrrolidone, PVP ) 在镁合金表面通过层层组装技术(layer-by-layer (LbL) assembly)构建聚电解质多层膜(PVP/DNA) n 。该涂层表现出良好的耐蚀性能和生物相容性。特别地,该涂层在浸泡模拟体液中还表现出良好的类生物矿化效果。矿化产物有助于镁合金用于骨植入材料。 究其原因,主要可以归因于三点:(1)DNA分子中的磷酸基 团可以作为钙磷产物形核生长的诱导剂;(2)DNA与 PVP 的静电吸引作用可以有效地将钙离子吸附于分子层间;(3)PVP可以络合钙离子形成配合物。基于以上三点构建的层层组装多层膜在骨植入材料领域有一定的应用前景。 该项成果“ In vitro corrosion resistance of a layer-by-layer assembled DNA coating on magnesium alloy (Share link)” In vitro corrosion resistance of a layer-by-layer assembled DNA coating on.pdf 发表在国际期刊 Applied Surface Science ( IF4.439 ) ( 457, 2018: 49–58) 。第一作者 为博士生崔蓝月,通讯作者为曾荣昌教授和李硕琦博士。 Fig. 1 The schematic construction of the (PVP/DNA) n /Mg via LbL assembly. Fig. 2 (a–h) SEM images of the (PVP/DNA) 20 /Mg soaked in SBF for 6, 12, 24, 48, 72, 96, 120 and 432 h; (i) EDS spectra and (j) corresponding Ca/P molar ratio of the (PVP/DNA) 20 /Mg immersed in SBF for 0 ( Fig. 2 dI), 6, 12, 24, 48, 72, 96, 120 and 432 h. Fig. 3 a) XPS overview spectra and the evolution of (b) P 2p , (c) C 1s , (d) N 1s and (e) O 1s signals of (PVP/DNA) n /Mg surfaces. Fig. 4 EIS and the fitted results for the (I) AZ31 substrate, (PVP/DNA) n /Mg, n  = (II) 5, (III) 10, (IV) 20 and (V) 40: (a) Nyquist plots, (b) Bode plots of |Z| vs. frequency, (c) Bode plots of phase angle vs. frequency in SBF and (d) equivalent circuits. Fig. 5 EIS curves and the fitted results for the (PVP/DNA) 20 /Mg: (a) Nyquist plots, (b) Bode plots of |Z| vs. frequency, (c) Bode plots of phase angle vs. frequency in SBF and (d) R ct values vs. immersion time and corresponding equivalent circuits. Fig. 6 Schematic representation of the degradation mechanism of the (PVP/DNA) 20 coating: (a and b) Ca-P nucleation and growth, (c) electrochemical corrosion of the substrate.
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镁合金腐蚀研究进展(25)—镁合金水滑石/硅烷/CeO2涂层耐蚀性研究
rczeng 2018-6-22 17:11
镁合金腐蚀研究进展 (25)— 镁合金水滑石 / 硅烷 /CeO 2 涂层耐蚀性研究 镁合金在航空、汽车、电子、航空航天等领域的有着广泛的应用前景,但是镁合金的易腐蚀性限制了其应用。表面改性处理是提高镁合金耐蚀性能的有效途径之一。 水滑石( layered double hydroxide, LDH )属于阴离子插层型层状化合物,层间阴离子具有可交换性,其组成和结构是可调的【 1,2 】。 镁合金表面LDH膜包括钼酸盐系、Mg-Al系、Zn-Al系、Zn-Al-V系等【1-12】 。 虽然LDH膜内层比较致密,但是外层疏松多孔。这些孔隙为外界腐蚀介质渗入基体,同时也为镁基体腐蚀所产生的镁和氢氧根离子的渗出提供了通道。其结构特点降低了其长期耐蚀性。而 LDH 表面封孔处理对进一步提高镁合金的耐蚀性能或许有帮助【 3 】。 我们【 4 】曾采用聚乳酸( poly(lactic acid) , PLA )涂层覆盖 AZ31 镁合金 Zn-Al-LDH 涂层,其耐蚀性能得到明显的提高。另外,我们也用低表面能硬脂酸( Steric acid, SA )修饰 AZ31 表面共沉积和水热处理制备的 Mg(OH) 2 /Mg-Al-LDH 涂层,获得超疏水的耐蚀性能优异的复合涂层【 5 】。Zhang 等【 6 】 用低表面能的全氟辛基三乙氧基硅烷( PFOTES, CF 3 (CF 2 ) 5 CH 2 CH 2 Si(OCH 2 CH 3 ) 3 )修饰 AZ80 镁合金表面 Mg-Al LDH 涂层。这种基于 Cassie 模型的超疏水表面为镁合金提供了长久的耐蚀性能。这是因为空气被捕获在表面微结构中。 我们【 7 】曾利用 聚甲基三乙氧基硅烷 ( polymethyltrimethoxysilane, PMTMS )和硝酸铈 ( Ce(NO 3 ) 3 ) 来封闭镁合金 AZ31 表面 Mg(OH) 2 膜,制备了 Mg(OH) 2 /PMTMS/CeO 2 复合涂层。 CeO 2 作为物理屏蔽层,既影响了表面形貌,也减少了涂层的微孔和微裂纹。此涂层显示优异的耐蚀性能。 如果将具有缓蚀性的无机盐(如硝酸铈)与硅烷 PMTMS 复合涂层覆盖在 LDH 表面,封闭 LDH 孔隙以降低孔隙率,或许会形成致密和良好结合力的复合涂层。其耐蚀性能会得到显著提高。 本文首先运用共沉淀 - 水热合成法在 AZ31 基体表面制备出 Mg-Al-CO 3 2- 水滑石,然后又使用 PMTMS 对水滑石涂层进一步改性,得到了一个耐蚀性好、超疏水和自修复等优良特性的水滑石 / 聚硅氧烷涂层。 另外,在这种复合涂层体系中又引入了稀土元素化合物。具体来说,就是在 PMTMS 硅烷溶液中溶解不同浓度 (0, 10 -4 , 10 -3 , 10 -2 M) 的 Ce(NO 3 ) 3 ,结果发现微量的 Ce(NO 3 ) 3 加入,使得复合涂层耐蚀性大大提高。有趣地是,当 Ce(NO 3 ) 3 含量增加到一定量 (10 -2 M) 之后,耐蚀性反而下降,表面的形貌不再致密,能够清晰地看到内部的水滑石形貌。因此,适度掺杂 Ce(NO 3 ) 3 才可以提高这种复合涂层耐蚀性能。 该项工作“ Corrosion resistance of a ceria/polymethyltrimethoxysilane modified Mg-Al-layered double hydroxide on AZ31 magnesium alloy ”近日发表在 Journal of Alloys and Compounds (764,2018:9 13–928) 。研究生姚青松作为第一作者,通讯作者为张芬副教授和曾荣昌教授。 Fig. 1 FE-SEM images and CA pictures (inset) of LDH coatings (a, f), PMTMS coatings (b, g), PMTMS/CeO 2 -1 coatings (c, h), PMTMS/CeO 2 -2 coatings (d, i) and PMTMS/CeO 2 -3 coatings (e, j) and (k) cross-sectional microstructure and corresponding elemental mapping images of PMTMS/CeO 2 -2 coating. Fig. 2 XPS survey scan of (a) PMTMS/CeO 2 -2 coating, (b) Mg 2p peaks, (c) C 1s peaks, (d) O 1s peaks, (e) Si peaks and (f) Ce 3d peaks. Fig. 6 EIS of (I) substrate, (II) LDH coating, (III) PMTMS coating, (IV) PMTMS/CeO 2 -1 coating, (V) PMTMS/CeO 2 -2 coating and (VI) PMTMS/CeO 2 -3 coating: (a) Bode plots of ׀Z׀ vs. frequency, (b) Nyquist plots and (c, d and e) enlarged Nyquist plots, (f) Bode plots of phase angle vs. frequency in 3.5 wt.% NaCl solution; equivalent circuits of (g) AZ31 substrate, (h) LDH coating, (i) PMTMS coating and PMTMS/CeO 2 coatings. 相关链接: 科学网博客: 1. 镁合金腐蚀研究进展(6 ) — 镁合金表面钼酸根水滑石涂层 2. 镁合金腐蚀研究进展( 7 ) — 镁合金碳酸根镁铝水滑石涂层 3. 镁合金腐蚀研究进展( 10 ) — 镁合金表面镁铝水滑石转化膜进展 相关镁合金LDH论文: Corrosion of molybdate intercalated hydrotalcite coating on AZ31Mg alloy . Rong-Chang Zeng*, Zhen-Guo Liu, Fen Zhang, Shuo-Qi Li, Hong-Zhi Cui, En-Hou Han. Journal of Materials Chemistry A, 2014, 2,13049–13057. Corrosion resistance of Mg-Al-LDH coating on magnesium alloyAZ31 . Fen Zhang, Zhen-Guo Liu, Rong-Chang Zeng*, Shuo-Qi Li, Hong-Zhi Cui, Liang Song, En-Hou Han. Surface Coatings Technology, 258, 2014, 1152–1158 Layered double hydroxide coatings on magnesium alloys: a review . Lian Guo, Wei Wu, Yong-Feng Zhou, Fen Zhang*, Rong-Chang Zeng**, Jianmin Zeng. Journal of Mateials Science and Technology. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2018.03.003 . Corrosion resistance of Zn-Al layered doublehydroxide/poly(lactic acid) composite coating on magnesium alloy AZ31 . Rongchang Zeng*, Xiao-Ting Li , Zhen-Guo Liu , Fen Zhang , Shuo-Qi Li , Hong-Zhi Cui . Frontiers of Materials Science, 2015, 9(4): 355–365. Corrosion Resistance of the Superhydrophobic Mg(OH) 2 /Mg-Al Layered Double Hydroxide Coatings on Magnesium Alloys . Fen Zhang, Changlei Zhang, Rongchang Zeng*, Liang Song, Lian Guo, Xiaowen Huang. Metals,2016, 6,85. Mitigation of Corrosion on Magnesium Alloy by Predesigned Surface Corrosion . X. Zhang, G. Wu, X. Peng, L. Li, H. Feng, B. Gao, K. Huo, P.K. Chu, Sci. Rep. 5(2015) 17399. Corrosion resistance of ceria/polymethyltrimethoxysilane modified magnesium hydroxide coating on AZ31 magnesium alloy . Lian Guo,Fen Zhang, Liang Song, Rong-Chang Zeng, Shuoqi Li, Enhou Han. Surface and Coatings Technology, 2017, 328:121-133. A comparison of corrosion resistance of magnesium aluminum and zinc aluminum vanadate intercalated layered double hydroxides on magnesium alloys , Lian Guo, Fen Zhang, Jun-Cai Lu, Rong-Chang Zeng, Shuo-Qi Li, Liang Song*, Jian-Min Zeng, Frontiers of Materials Science (IF1.471). 2018, 12(2): 198–206. RC Zeng, ZG Liu, FZ, SQ Li, QK He, HZ Cui, EH Han. Corrosion resistance of in-situ Mg–Al hydrotalcite conversion film on AZ31 magnesium alloy by one-step formation, Trans. Nonferrous Met. Soc.,25(6), 2015: 1917-1925. Corrosion resistance of in-situ Mg–Al hydrotalcite conversion film on AZ31 magnesium alloy by one-step formation, Rongchang Zeng*, Zhen-guo LIU, Fen ZHANG, Shuo-qi LI, Qing-kun HE, Hong-zhi CUI, En-hou HAN.Trans. Nonferrous Met. Soc., 25(6), 2015: 1917-192. Corrosion of the in-situ grown MgAl-LDH coating on aluminum alloy. Fen Zhang, Chang-lei Zhang, Liang Song, Rong-chang Zeng , Zhen-guo Liu, Hong-zhi Cui. Trans. Nonferrous Met. Soc. ,25(2015) 3498−3504. Corrosion Resistance of Superhydrophobic Mg-Al Layered Double Hydroxide Coatings on Aluminum Alloys . Fen Zhang*, Chang-Lei Zhang, Liang Song, Rong-Chang Zeng *, Lan-Yue Cui, Hong-Zhi Cui1. Acta Metallurgica Sinica (Engl.lett.) , 2015, 28(11), 1373–1381
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镁合金腐蚀研究进展(22)—镁合金聚硅氧烷纳米银涂层耐蚀与抗菌性
rczeng 2018-4-19 11:02
镁合金腐蚀研究进展(22)—镁合金表面聚硅氧烷纳米银涂层耐蚀与抗菌性 镁合金因具有良好的生物相容性和可降解性,可作为短时生物植入体植入人体,避免二次手术将其移除所带来的痛苦和医疗费用。然而,限制镁合金应用的主要因素是其耐腐蚀性差。 目前比较有效的解决方法之一是利用聚硅氧烷在镁合金表面改性。这是因为硅氧烷可以在镁合金表面形成Si-O-Si键,形成物理屏障保护层,提高镁合金的耐蚀性。我们已在镁合金表面构建聚甲基三甲氧基硅烷/微弧氧化复合涂层以提高其耐蚀性(Corrosion Science,2017, http://dx.doi.org/10.1016/j.corsci.2017.01.025 )。 然而,医用可降解镁合金聚硅氧烷涂层可能有发生细菌感染的风险,增加早期植入体的移植失败率。因此,有必要在该涂层中掺入有效的抗菌剂。纳米银( silver nanoparticles , AgNPs )作为广谱抗菌剂,具有低毒性,可以用作镁合金抗菌剂。层层组装( layer-by-layer , LbL )技术是目前制备纳米银/聚电解质含银涂层的有效的方法。 研究发现,镁合金表面聚硅氧烷修饰纳米银层层组装复合涂层具有很好的耐腐蚀性和抗菌性。特别是,该涂层具有自修复性能,并且能够延长银离子的释放时间。该项工作“ Corrosion resistance and antibacterial properties of polysiloxane modified layer-by-layer assembled self-healing coating on magnesium alloy ” 在线发表在 Journal of Colloid Interface Science ( IF 5.091 ) 。 Abstract Magnesium (Mg) alloys have shown great potential in biomedical materials due to their biocompatibility and biodegradability. However, rapid corrosion rate, which is an inevitable obstacle, hinders their clinical applications. Besides, it is necessary to endow Mg alloys with antibacterial properties, which are crucial for temporary implants. In this study, silver nanoparticles (AgNPs) and polymethyltrimethoxysilane (PMTMS) were introduced into AZ31 Mg alloys via layer-by-layer (LbL) assembly and siloxane self-condensation reaction. The characteristics of the composite films were investigated by SEM, UV-vis, FT-IR, and XRD measurements. Corrosion resistance of the samples was measured by electrochemical and hydrogen evolution tests. Antibacterial activities of the films against Staphylococcus aureus were evaluated by plate-counting method. The results demonstrated that the composite film with smooth and uniform morphologies could enhance the corrosion resistance of Mg alloys owing to the physical barrier and the self-healing functionality of polysiloxane. Moreover, the composite coating possessed antibacterial properties and could prolong the release of assembled silver ions. Keywords Layer-by-layer; Corrosion resistance; Antibacterial property; Self-healing; Magnesium alloy; Silver nanoparticles. Graphical Abstract The PMTMS/(AgNPs/PEI) 5 film developed on the surface of Mg alloy could enhance the corrosion resistance and antibacterial properties, while it possessed self-healing performance and prolonged the release of Ag + ions. 链接: 曾荣昌发表论文目录 (Rong-Chang Zeng's Publications)(2000-)
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镁合金腐蚀研究进展(21)—Mg-4Li-1Ca表面MAO/壳聚糖自降解机理
rczeng 2018-3-8 09:43
镁合金腐蚀研究进展(21)—Mg-4Li-1Ca表面微弧氧化膜/壳聚糖自降解机理 调控医用镁合金腐蚀速率和微环境pH值面临巨大挑战。这是因为镁过快的降解速率与骨生长速率不相匹配。另外,腐蚀降解导致微环境的高碱性也不利于细胞生长。前人的工作和我们的工作表明,镁合金表面聚乳酸膜(PLLA)和壳聚糖(CS)能一定程度地提高镁合金的耐蚀性能和生物相容性。微弧阳极氧化膜(MAO)具有较高的硬度、与基体冶金结合和较好的耐蚀性。其多孔性也存在不足,长期浸泡后期可能反而加快基体腐蚀。但其多孔性也为高分子涂层提供更好的机械结合位点,有利于高分子涂层的结合。 我们的前期研究表明,Mg-Li-Ca表面经冷冻干燥得到的多孔MAO/PLLA膜在Hank's溶液中浸泡140h后,pH值范围为7.3-7.8.这说明PLLA的水解和酸化可中和调节镁腐蚀降解的pH值到适宜细胞生长的微环境。但PLLA的膨胀腐蚀和剥落也带来了临床应用的风险。相比PLLA,CS降解速率慢,另具有抗菌功能。因此,CS改性开始受到关注。我们课题组利用层层组装(layer-by-layer assembly)CS/聚谷氨酸(poly-L-glutamic acid),实现了提高镁合金耐蚀性和抗菌性能的目的。郑玉峰教授课题组及其他研究者发现CS的分子量和层数对镁基体耐蚀有影响,证实CS可降低溶液pH值。但未见有镁合金表面CS膜极性和降解机理的报道。 本项工作发现,相对于镁合金基体,CS的自腐蚀电位更负,为阴极性。为此,我们提出了Mg-4Li-1Ca表面微弧氧化膜/壳聚糖自降解模型,并阐明其机理。 此项研究发表在 Surface and Coating Technology (2018, 34: 1-11 )。 题目为 : Self-degradation of micro-arc oxidation/chitosan composite coating on Mg-4Li-1Ca alloy ( 可免费下载 ) 。 图 1 (a)MAO(b)MAO/CS-1,(C)MAO/CS-2,(d)MAO/CS-3 图2 极化曲线 图3 电位-时间曲线 图4 电化学阻抗 Abstract Regulating degradation rate and moderate pH micro-environment for biodegradable magnesium alloys face huge challenge. The chemical and morphological characteristics of micro-arc oxidation (MAO) and chitosan (CS) composite coatings, fabricated on Mg-4Li-1Ca alloy, are analyzed through field-emission scanning electronic microcopy, energy dispersive X-ray spectroscopy, X-ray diffraction and Fourier transform infrared spectroscopy. Corrosion resistance of the samples is evaluated via hydrogen evolution, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in Hank's solution. Results indicated that the MAO and CS coating enhances the corrosion resistance and antibacterial growth activity. With increasing immersion time, the degradation of the MAO/CS coatings gives rise to a decrease in pH value and leads to a rapid increase in hydrogen evolution rate after an immersion in Hank's solution after 100 h. The MAO/CS coatings retain the solution pH at a moderate level (≤8.25). A novel self-degradation mechanism of the MAO/CS coating on Mg-Li-Ca alloy is proposed due to the fact that MAO/CS coating is cathodic relative to the substrate. 链接: 曾荣昌发表论文目录 (Rong-Chang Zeng's Publications)(2000-)
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镁合金表面涂层ESI高引论文
rczeng 2018-2-17 18:02
镁合金表面涂层ESI高引论文 Plasma electrolytic oxidation coatings on Mg alloy with addition of SiO2 particles 作者: Lu, Xiaopeng; Blawert, Carsten; Huang, Yuanding; 等. ELECTROCHIMICA ACTA 卷: 187 页: 20-33 出版年: JAN 1 2016 Review of Recent Developments in the Field of Magnesium Corrosion 作者: Atrens, Andrej; Song, Guang-Ling; Liu, Ming; 等. ADVANCED ENGINEERING MATERIALS 卷: 17 期: 4 页: 400-453 出版年: APR 2015 Fabrication and corrosion resistance of a hydrophobic micro-arc oxidation coating on AZ31 Mg alloy 作者: Cui, Xue-jun; Lin, Xiu-zhou; Liu, Chun-hai; 等. CORROSION SCIENCE 卷: 90 页: 402-412 出版年: JAN 2015 Strategies to improve the corrosion resistance of microarc oxidation (MAO) coated magnesium alloys for degradable implants: Prospects and challenges 作者: Narayanan, T. S. N. Sankara; Park, Il Song; Lee, Min Ho PROGRESS IN MATERIALS SCIENCE 卷: 60 页: 1-71 出版年: MAR 2014 Researching the fabrication of anticorrosion superhydrophobic surface on magnesium alloy and its mechanical stability and durability 作者: She, Zuxin; Li, Qing; Wang, Zhongwei; 等. CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL 卷: 228 页: 415-424 出版年: JUL 15 2013 Novel Magnesium Alloys Developed for Biomedical Application: A Review 作者: Li, Nan; Zheng, Yufeng JOURNAL OF MATERIALS SCIENCE TECHNOLOGY 卷: 29 期: 6 页: 489-502 文献号: 1005-0302(2013)29:6489:NMADFB2.0.TX;2-P 出版年: JUN 2013 Biomedical coatings on magnesium alloys - A review 作者: Hornberger, H.; Virtanen, S.; Boccaccini, A. R. ACTA BIOMATERIALIA 卷: 8 期: 7 页: 2442-2455 出版年: JUL 2012 Calcium phosphate coatings on magnesium alloys for biomedical applications: A review 作者: Shadanbaz, Shaylin; Dias, George J. ACTA BIOMATERIALIA 卷: 8 期: 1 页: 20-30 出版年: JAN 2012 Corrosion resistance and surface biocompatibility of a microarc oxidation coating on a Mg-Ca alloy 作者: Gu, X. N.; Li, N.; Zhou, W. R.; 等. ACTA BIOMATERIALIA 卷: 7 期: 4 页: 1880-1889 出版年: APR 2011 Electrodeposition of Ca-P coatings on biodegradable Mg alloy : In vitro biomineralization behavior 作者: Song, Yang; Zhang, Shaoxiang; Li, Jianan; 等. 会议: 1st Symposium on Degradable Metals for Biomedical Applications held at THERMEC 2009 会议地点: Berlin, GERMANY 会议日期: AUG 25-29, 2009 ACTA BIOMATERIALIA 卷: 6 期: 5 页: 1736-1742 出版年: MAY 2010 In vivo corrosion and corrosion protection of magnesium alloy LAE442 作者: Witte, F.; Fischer, J.; Nellesen, J.; 等. 会议: 1st Symposium on Degradable Metals for Biomedical Applications held at THERMEC 2009 会议地点: Berlin, GERMANY 会议日期: AUG 25-29, 2009 ACTA BIOMATERIALIA 卷: 6 期: 5 页: 1792-1799 出版年: MAY 2010 A biodegradable polymer-based coating to control the performance of magnesium alloy orthopaedic implants 作者: Wong, Hoi Man; Yeung, Kelvin W. K.; Lam, Kin On; 等. BIOMATERIALS 卷: 31 期: 8 页: 2084-2096 出版年: MAR 2010 In vitro and in vivo evaluation of the surface bioactivity of a calcium phosphate coated magnesium alloy 作者: Xu, Liping; Pan, Feng; Yu, Guoning; 等. BIOMATERIALS 卷: 30 期: 8 页: 1512-1523 出版年: MAR 2009 One-Step Electrodeposition Process To Fabricate Corrosion-Resistant Superhydrophobic Surface on Magnesium Alloy 作者: Liu, Qin; Chen, Dexin; Kang, Zhixin ACS APPLIED MATERIALS INTERFACES 卷: 7 期: 3 页: 1859-1867 出版年: JAN 28 2015
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镁合金腐蚀研究进展(19)—镁合金表面旋涂层层组装涂层耐蚀性能
热度 1 rczeng 2017-11-8 20:08
镁合金表面旋涂层层组装涂层耐蚀性能 层层自组装(layer-by-layer self-assembly ,LBL)是上世纪90年代发展起来的一种操作简单、实现多功能的表面修饰方法。LBL主要利用静电、氢键等作用,即:带电基板在带相反电荷的聚电解质溶液中交替沉积制备聚电解质自组装多层膜(polyelectrolyte self-assembled mulilayers )。 多层薄膜在催化、光学、能源、薄膜、生物医学等领域有广泛的应用,从而引起了高度关注。当前采用层层自组装获得多层薄膜的技术路线包括:浸涂、旋涂、喷涂、电磁沉积和流体组装。选择合适的组装技术可达到裁剪涂层物理化学性质的目的 。 浸涂法(Dip-coating, DC )层层组装是镁合金表面制备层层组装涂层的常用方法。然而,当镁合金被完全地浸没于电解质溶液之中,样品会出现不同程度的腐蚀(浸泡时间、取样速度、pH、表面均匀性等的因素的影响),所制备涂层的耐腐蚀性有限。为解决此问题,旋涂法(Spin-casting, SC )或许是不错的选择。 其原理为:在旋涂的过程中,由于样品的高速旋转,在镁合金表面会产生空气剪切力和离心力,在这两种力的作用下,滴在样品表面上的聚电解质中的水分子会被快速甩掉,进而得到均匀而且致密的涂层。 Highlights 1. Adefect-free, dense and uniform coating was prepared by the spin-casting technique. 2. The spin-casting filmhad stronger hydrogen bonds than the dip-coating film. 3. Spin-castingsample possessed excellent corrosion resistance and adhesion strength. 4. Spin-casting method could well promote the formation of hydroxyapatite inHBSS. 亮点 1. 旋涂法制备了一种无缺陷、均匀且致密的涂层; 2. 旋涂法制备的涂层,其不同的电解质之间形成了更强的氢键; 3. 旋涂法制备的涂层,具有更显著的耐腐蚀性和更强的结合力; 4. 旋涂法制备的涂层,在 HBSS 溶液中可以促进羟基磷灰石的形成。 该项工作发表在 Applied Surface Science, 2018, 434: 787–795 . ( 可免费下载 ) Fig. 1. Schematic diagram ofthe internal structure of the (PVP/PAA) 10 films prepared by (a) D-C methodand (b) S-C method. Fig.2. SEM morphology of (a, d)the D-C film , (b, e) the S-C filmand(c) the AZ3 1 substrate , (f) the elementalcomposition from point 1 to point 12 . Fig. 3. FT-IR spectra of(a) pure PVP, (b) pure PAA, (c) the D-C film and (d) the S-C film. Fig.4. Scratch results of (a) the D-C film and (b) the S-C film. Fig. 5. Schematicillustration of the corrosion mechanism of the (PVP/PAA) 10 films onAZ31 Mg alloys in HBSS. 相关文献 Joseph J. Richardson, Mattias Björnmalm, Frank Caruso. Technology-driven layer-by-layer assembly of nanofilms. Science , 2015, 348(6233), aaa2491. L.Y. Cui, S.D. Gao, P.P.Li, R.C. Zeng, F. Zhang, S.Q. Li, E.H. Han, Corrosion resistance of aself-healing micro-arc oxidation/polymethyltrimethoxysilane composite coatingon magnesium alloy AZ31, Corros. Sci. 118 (2017) 84–95. L. Cui, R.C. Zeng, S. Li,F. Zhang, E.H. Han, Corrosion resistance of layer-by-layer assembledpolyvinylpyrrolidone/polyacrylic acid and amorphous silica films on AZ31magnesium alloys, RSC Adv . 6(2016) 63107-63116. Lan-Yue Cui, Peng-Hua Qin,Xiao-Li Huang, Zheng-Zheng Yin, Rong-Chang Zeng*,Shuo-Qi Li*,En-Hou Han, Zhen-Lin Wang. Electrodepositionof TiO 2 layer-by-layer assembled composite coating and silane treatment on Mg alloy for corrosion resistance. Surface Coatings Technology . 324 (2017) 560–568. Lan-Yue Cui, Rong-Chang Zeng * , Xiao-Xiao Zhu, Ting-Ting Pang, Shuo-Qi Li*, Fen Zhang. Corrosion resistance of biodegradable polymeric layer-by-layer coatings on magnesium alloy AZ31 . Frontiers of Materials Science , 2016, 10(2): 134–146. Lan-Yue Cui, Ji Xu, Na Lu,Rong-Chang Zeng*, Yu-hong Zou, Shuo-Qi Li*, Fen Zhang. In vitro corrosion resistance andantibacterial properties of layer-by-layer assembled chitosan/ poly-L-Glutamicacid coating on AZ31 magnesium alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China , 27(2017)1081−1086. Rongchang ZENG, Lijun LIU, KaijieLUO, Li SHEN, Fen ZHANG, Shuoqi LI, Yuhong ZOU. In vitro corrosion and antibacterial properties of layer-by-layer assembled GS/PSS coating on AZ31 magnesium alloys. Transactions of Nonferrous Metals Society of China , 25(2015)4028−4039.
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镁合金腐蚀研究进展(10)—镁合金表面镁铝水滑石转化膜进展
热度 1 rczeng 2016-3-20 21:11
AZ31镁合金表面一步法合成原位镁铝水滑石转化膜 曾荣昌 山东科技大学 【摘要】 通过尿素水解法在AZ31镁合金表面原位合成纳米尺度的层状双金属氢氧化物(水滑石)转化膜,并提出成膜机理。首先,溶解的Mg 2+ 离子沉积形成含有MgCO 3 和Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 ·4H 2 O的前驱体膜;然后,前驱体膜在碱性条件下转化为高结晶的Mg(OH) 2 ;最后,Mg(OH) 2 中的Mg 2+ 离子被Al 3+ 离子取代,Mg(OH) 2 转化为更稳定的水滑石层状结构,同时层间OH-与溶液中的CO 3 2- 发生离子交换。因此,形成水滑石(Mg 6 Al 2 (OH) 16 CO 3 ·4H 2 O)膜。结果表明,以互锁的片状纳米结构和离子交换性能为特征的水滑石膜可以有效提高AZ31镁合金的耐蚀性。 【关键词】镁合金 水滑石 转化膜 耐蚀性 离子交换 Rongchang Zeng, Zhen-guo LIU, Fen ZHANG, Shuo-qi LI, Qing-kun HE, Hong-zhi CUI, En-hou HAN. Corrosion resistance of in-situ Mg–Alhydrotalcite conversion film on AZ31 magnesium alloy by one-step formation, Trans.Nonferrous Met. Soc., 25(6), 2015: 1917-1925
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燃气涡轮发动机用功能涂层-涂层材料课件
UST 2013-11-27 22:42
ITSC (国际热喷涂会议)2013年讲座之“燃气涡轮发动机用功能涂层-涂层材料”课件 Part_III_Coating_Materials.pdf
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燃气涡轮发动机用功能涂层工艺方法课件
UST 2013-11-27 22:36
Part_II_Coating_Processes.pdf ITSC (国际热喷涂会议)2013年讲座之“燃气涡轮发动机用功能涂层-工艺方法”课件
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燃气涡轮发动机用功能涂层概述课件
热度 1 UST 2013-11-27 22:21
ITSC (国际热喷涂会议)2013年讲座之“燃气涡轮发动机用功能涂层-概述”课件 Part_I_Gas_Turbine_Coatings.pdf
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《科学》:科学家发明新涂层能自我修复
windest 2009-3-13 20:33
《科学》:科学家发明新涂层能自我修复 灵感来自受损后能自我修复的人类皮肤和组织 北京时间3月13日消息,据国外媒体报道,有车一族可能再也不必担心他们的爱车被划。科学家声称已经发明一种自我修复涂层,通过日光暴晒,自动修复油漆上的划痕和瑕疵。消除划痕只需要15到30分钟,汽车油漆可能被恢复到新车的程度。 事实上,这种自我修复材料的发明者相信,它可以被用于任何易划的物体,包括压缩光盘、太阳镜、iPod屏幕、手袋、鞋子甚至家具。专家称,虽然目前这种材料仍处于实验阶段,但是可能5年内就能上市。美国南密西西比大学的马雷克乌本是这种智能聚合体的发明人,乌本称,它还可能被用于医学工具。他说:它的机会很多,基本上任何可能都有。 几世纪以来自我修复材料一直是工程师们梦寐以求的东西。很多材料的灵感来自受损后能自我修复的人类皮肤和组织。一些材料包括隧道网络或者破损后出血的纳米微粒,能填充划痕造成的缝隙。但是,大多数现有产品既复杂又昂贵。现在,这种自我修复的材料便宜多了,也简单多了,该研究公布在《科学》杂志上。 这是一种聚亚胺酯涂层,一种用于塑料、泡沫和胶片的材料,这种材料含壳聚糖,壳聚糖是来自蟹壳、龙虾壳、虾壳和叫做氧杂环丁烷的一种有机化合物。当涂层被划后,氧杂环丁烷的环就会被破坏,化学反应活性部位就会被暴露。紫外线会爆裂壳聚糖分子,另一反应活性部位就暴露在外。氧杂环丁烷和壳聚糖彼此吸引,粘结和闭合划痕。这种材料可能被用于制作汽车油漆,或者屏幕、眼镜或表盘的塑料透明涂层。 修复速度取决于日晒时间和强度。在地中海天气中,汽车划痕消失的速度比在英国天气中快3到4倍。乌本在《科学》杂志上发表的文章中写道:干燥或者潮湿气候不影响修复过程。但是,这种涂层是一次性的。在被用油漆和保护性涂层之前,这种材料还需要进行更多试验。 http://www.sciencenet.cn/htmlnews/2009/3/217253.html
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