镁合金腐蚀研究进展(45)- 镁合金表面Mg(OH) 2 /聚丙烯超疏水涂层耐蚀性能 超疏水涂层在金属结构材料包括镁合金表面的腐蚀和防护方面有着广泛的应用。然而,疏水涂层表面微结构易被破坏从而失去疏水特性。这严重限制了它们的应用。因此,设计稳定性高的超疏水涂层能够有效地改善涂层的耐久性和耐蚀性。 Mg(OH) 2 涂层可在镁合金表面原位生长,具有良好的结合力、阻燃和一定的耐蚀性能,可作为无机/有机复合涂层的打底层。然而,Mg(OH) 2 涂层存在一些不足之处:一方面,Mg(OH) 2 涂层很容易被腐蚀性氯离子溶解。另一方面,Mg(OH) 2 涂层表面比较疏松,这可能充当运输通道,促进腐蚀性介质的渗透。 聚丙烯(PP)具有优异的耐腐蚀性能。然而,PP是非极性的,很难结合到金属基体表面。添加少量马来酸酐接枝的聚丙烯(PP-g-MAH)可以显著改善PP与基体的黏结力。 在本工作中,利用水热法在AZ31镁合金表面制备Mg(OH) 2 涂层,随后浸泡在PP溶液中,可通过浸渍提拉法合成微米尺度球状结构的PP涂层。结果表明,Mg(OH) 2 /PP复合涂层展示出优异的疏水性和耐蚀性。 该项工作“ Corrosion resistance of one-step superhydrophobic polypropylene coating on magnesium hydroxide-pretreated magnesium alloy AZ31 ”发表在《Journal of Alloys and Compounds》( 821 , 2020: 153515 )( https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153515)。第一作者为硕士研究生张召琦,通讯作者为山东科技大学曾荣昌教授、中船重工七二五所蔺存国研究员。 Fig. 1. Schematic of the preparation process of the Mg(OH) 2 /PP coatings . Fig. 2. SEM micrographs of (a-d) Mg(OH) 2 coating and (e-g) Mg(OH) 2 /PP coating; elemental compositions of (h) all samples. Fig. 3. XRD patterns (a) of (Ⅰ) AZ31 substrate, (Ⅱ) Mg(OH) 2 coating and (Ⅲ) Mg(OH) 2 /PP coating; FT-IR spectrum (b) of (Ⅰ) Mg(OH) 2 coating and (Ⅱ) Mg(OH) 2 /PP coating. Fig. 4. XPS spectra of Mg(OH) 2 /PP coating: (a) survey spectra, (b) C 1s, (c) O 1s and (d) Mg 2p. Fig. 5 . Water contact angle (CA) of (a) AZ31substrate, (b) Mg(OH) 2 coating and (c) Mg(OH) 2 /PP coating; (d) Sliding angle (SA) of Mg(OH) 2 /PP coating. Fig. 6. Durability tests of Mg(OH) 2 /PP coating as the increase of the impact time of water flow on the coating: (a) 5 s, (b) 10 s, (c) 15 s and (d) 20 s. Fig. 7. Nyquist plots (a), Bode plots of |Z| vs. frequency (b) and Bode plots of the phase angle versus frequency (c) of samples; equivalent circuits of (d) AZ31 substrate, (e) Mg(OH) 2 coating and (f) Mg(OH) 2 /PP coating.
2019 参加会议 国家科技部 “医用生物材料专项预算评审会”,2019年12月25-27日,北京铁道大厦,科技部风险中心评估二处 国家科技部 “生物医用材料研发与组织器官修复替代”重点专项视频答辩评审会,2019年12月4-6日,中国生物技术发展中心 先进镁合金青年科学家论坛,哈尔滨工程大学,10月18-21日 国家重点研发计划政府间/港澳台重点专项2019年度第一批项目视频评审会,2019年10月16日,北京嘉苑饭店,科技部火炬中心 青岛市高新技术企业认定评审重审,青岛科技创新大夏,11月21日,青岛市科技局 青岛市高新技术企业认定评审,青岛科技创新大夏,9月19-21日,青岛市科技局,100项 Corrosion mechanisms of magnesium alloys from a microstructural perspective (Keynote). International Conference on Corrosion Protection and Application (ICCPA 2019) (2019国际腐蚀防护与应用大会), 2019年10月9-11日,重庆 材料(科学)与艺术,重庆理工大学材料学院报告,10月11日 中国材料研究学会镁合金分会理事会与会员代表大会暨镁合金发展高层论坛,中北大学 ,9月28日 镁合金腐蚀及层层组装,太原理工大学材料学院,9月29日 葡萄糖和氨基酸耦合作用下纯镁降解机理(ID:1061,特邀报告),2019中国生物材料大会暨国际先进生物材料大会, 2019年8月22-25日, 大连,http://2019.csbm.org.cn/ In vitro degradation and antibacterial property of DNA-based coatings on magnesium alloys (Invited). The 10th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing, F-Biomaterials, August 18-22, 2019 Xi’an, P. R. CHINA. 医用镁合金表面自愈合Ca-P涂层(特邀报告),2019中国材料大会医用金属分会,2019年7月10-14日,成都 医用Mg-(1,4 wt %)Li-1wt%Ca 合金组织、力学性能和耐蚀性能(特邀报告),第五届全国有色金属结构材料制备/加工及应用技术交流会,2019 年4 月19 日-21 日,山东省滨州市 镁合金表面DNA诱导Ca-P盐涂层研究(特邀报告),中国生物医学工程学会介入医学工程分会第八届全国介入医学工程大会暨第三届全国心血管材料大会, 2019年4月26-28日,深圳 生物医用镁合金细菌腐蚀及层层组装抗菌涂层研究(特邀报告),2019微生物腐蚀机制青年研讨会,2019年5月10日,中科院海洋所 微生物腐蚀专题交流会,2019年5月9日,山东省暨青岛市腐蚀与防护学会、中国海洋大学杜敏课题组
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-)
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
博客教学(4): 老 与 小如何翻译? 美国犹他大学小 卡利斯特 教授( William D. Callister , Jr. )写了两本世界著名的材料科学教材 :《 Fundamentals of Materials Science and Engineering (材料科学与工程基础 ) 》和《 Materials Science and Engineering-An Introduction (材料科学与工程介绍 ) 》。前者由化学工业出版社引进,出版英文影印版(见图1),在我国作为材料科学专业双语教学教材使用有十多年历史了;后者是他与 David G. Rethwisch 合作撰写,在德国、澳大利亚等西方国家普遍使用。去年一位澳大利亚朋友来访,送我一本最新版 ( 图 2,3) 。 注意到,作者 William D. Callister 后加“ Jr. ” ,这是什么意思? 这里,Jr.为 Junior的缩写,意为“小的” ;与此相对,如果名字后面加Sr.,这是Senior的缩写,意为“老的”。 史上最有名的莫过于美国总统老布什 (Gorge Bush Sr.), 全名为George Herbert Walker Bush和小布什 ( Gorge Bush Jr. ) ,全名为 George Walker Bush。 因此,我们不应该根据中文习俗,把小布什翻译为 Young Bush ,老布什翻译为 Old Bush 。 附: 乔治·沃克·布什(别名“小布什”),美国第43任总统(第54-55届) http://www.gaochengnews.net/guoji/8811.html 乔治·沃克·布什(别名“小布什”),美国第43任总统(第54-55届) http://www.gaochengnews.net/guoji/8811.html 乔治·沃克·布什(别名“小布什”),美国第43任总统(第54-55届) http://www.gaochengnews.net/guoji/8811.html George Herbert Walker Bush (维基百科 ) (born June 12, 1924) is an American politician who was the 41st President of the United States from 1989 to 1993 . George Walker Bush (维基百科 ) (born July 6, 1946) is an American politician who served as the 43rd President of the United States from 2001 to 2009. Fundamentals of Materials Science and Engineering, Fifth Edition 材料科学与工程基础 William D. Callister , Jr.* 化学工业出版社 ,2008 图1 Materials Science and Engineering-An Introduction, 9E William D. Callister , Jr.* Department of Metallurgical Engineering The University of Utah David G. Rethwisch Department of Chemical and Biochemical Engineering The University of Iowa Wiley 图2 图3