【按语】 数据无所谓好坏之分，不要轻易扔掉所谓“坏数据”！找到原因，也可能无心插柳，柳暗花明！ 这篇疫情期间修改了13稿的论文，出刊版面18页。研究内容涉及通过涂层成分结构设计，加速镁合金腐蚀，寻找可能的新应用。这一研究思路与主流提高耐蚀性相反。创新不易，反其道而行之，难获认同。两投它刊，直接被拒。转投国内高教出版社英文刊Frontiers of Materials Science （FOMS,材料科学前沿），终被同行认可。审稿人给出的评语：“ 为可降解镁合金实际应用开辟了一个新方向 ”。感觉几年来的摸索还是值得的。 镁及镁合金由于具有低密度，高强度，高导热性和良好的生物相容性受到了广泛的关注。但是，通常情况下过快的降解特性限制了它们在很多领域的应用。研究者多关注通过各种方法（例如合金化、加工处理、表面处理）来延长镁合金的服役时间。通过表面处理获得的涂层往往会有一些缺陷，比如：裂纹、孔洞等。并且大多数的涂层为阴极型涂层，涂层破裂后会在一定程度上加速基体的腐蚀破坏。 然而，利用镁合金快速溶解的特性，或将成就其在一些特殊领域的应用。例如，天然气和石油开采时的使用的水力压裂球和牙科整形等植入材料，都需要快速溶解的镁合金。然而，镁合金的自腐蚀速率尚不能满足高速腐蚀的需求。在Mg合金中加入Fe、Ni、Cu杂质元素，形成微电偶腐蚀电池，加速其腐蚀速率是一种常见策略。能否有一种稍微温和的加速腐蚀方式或者新的途径？ 因此，本文通过化学转化法在镁合金表面制备一层具有加速镁合金降解的含铁磷酸盐涂层，利用电偶腐蚀的原理，来实现镁合金的自催化降解功能。利用涂层疏松的结构，更利于溶液-涂层-基体的接触，从而实现了自催化降解的功能最大化。 选取磷酸盐和亚铁盐作为成膜物质是由于：磷酸和亚铁盐是环境友好的和生物相容的。由于磷酸盐是骨骼和牙齿的主要组成成分。铁是人体必需的微量元素，参与人体很多代谢过程，甚至同镁一样，可以作为可降解金属，已经进入临床阶段。 通过MEDUSA软件绘制的优势区分布图，来选择不同的Fe 2+ 浓度及其对应的pH 值，探究了不同铁离子浓度对于涂层成分、结构、自催化降解效果的影响及其作用机理。 Fig. 1 Thermo-equilibrium predominance area diagram for the Fe 2+ ions calculated using the MEDUSA software package at = 0.1 M, from 10 -6 M to 10 M and pH from 0 to 12. There different formulations were indicated by I, II and III. 结果表明，Fe 2+ 浓度高的溶液制备的铁转化膜涂层中含有更多的铁，涂层也更为疏松；使的更多的铁离子能够被还原成单质铁，从而加强了镁与铁之间的电偶对形成，加速了镁基体作为阳极的降解，最终形成自催化效应。此涂层在压裂球和镁基骨科植入材料方面具有广阔的应用前景。 Fig. 2 SEM images for (a, b) coating I, (c, d) coating II and (e, f) coating III, (g) EDS, (h) XRD patterns and (i) FT-IR. Fig. 3 OCP as a function of immersion time and polarization curves in 3.5 wt.% NaCl. 该项工作“ Self-catalytic degradation of iron-bearing chemical conversion coating on magnesium alloys -Influence of Fe content” 于近日在线发表在《 Frontiers of Materials Science 》 (2020). https://doi.org/10.1007/s11706-020-0512-x 第一作者为山东科技大学博士研究生殷正正，通讯作者为山东科技大学曾荣昌教授。 Fig. 4 Schematic representation of the formation of Fe coating. Fig. 5 Schematic diagram of coating accelerates degradation of AZ31 alloy.
生物可降解镁合金表面涂层研究综述 金属镁及其合金具有良好的力学相容性和生物相容性，被誉为革命性的新一代生物材料或第三代生物材料。然而，镁合金较高的活性和较低的耐蚀性导致其降解速率和成骨速率不能适配。镁合金不可控降解限制了其在临床医学上的应用。表面功能化改性是提高生物医用镁合金耐蚀性和生物相容性等性能的主要途径。 近日，山东科技大学曾荣昌教授及其合作者总结了最近20多年来生物可降解镁合金表面涂层研究进展，建立了可降解镁合金表面改性涂层的知识框架体系。根据学科特性来分，涂层包括机械、化学、物理和生物涂层；根据功能来分，涂层包括可降解、生物活性、抗菌、自清洁、自愈合、自牺牲、药物释放、生物适配和生物相容涂层。本文从能量和物理学视角来对涂层分类，建立了涂层之间的关联体系；还构建了磷酸盐转化膜涂层体系。系统地介绍了转化膜、沉积膜、机械涂层和功能涂层的性质、制备方法和面临的问题。重点介绍了化学转化膜（磷酸盐转化膜，氟化物转化膜，植酸转化膜）、 离子液体转化膜、 仿生和生物矿化涂层、碱热处理转化膜、微弧氧化（阳极氧化）涂层和水热涂层的制备方法、性能及面临的问题。 图1 生物医学镁合金表面涂层方法的分类和相互联系 镁合金化学转化膜是由镁基体与成膜液间通过化学反应形成的，通常在水溶液中进行，过程包含金属溶解和沉淀物析出。由于基体直接参与成膜过程，涂层和基体之间的结合力比较强，可以作为一种提高外层与镁合金基体结合力的打底层； 镁合金沉积涂层是指其基底不参与涂层形成的非原位涂层，基体与涂层之间是由分子间力（如静电力、氢键等）和机械力来连接。由于沉积层与基体结合力弱，不适合作为中间层，一般多用作最外层或功能层。沉积涂层的成分是灵活多样的，具有良好的生物活性，可以作为复合涂层的表面层，实现涂层的多功能化。本文介绍了共沉积涂层、物理气相沉积涂层、原子层沉积涂层、电沉积涂层和简单的浸渍涂层。 镁合金机械涂层是指在严重塑性变形过程中产生的变形表面和亚表面，制备过程中不涉及化学反应。在不引入任何物质（如沉积矿物和附着有机物）的情况下，获得了一层不同于原始表面的精细结构。重点介绍了搅拌摩擦加工和喷丸处理两种机械处理涂层方法。与传统的化学涂层相比，机械涂层与基体具有更好的结合力。此外，经过机械加工的表面层可以进行进一步的化学后处理，进一步实现各种功能。 本文也介绍了满足医用镁合金各种需求的多功能复合涂层。可降解生物医用镁合金表面理想的功能涂层应具备自降解、生物活性或生物相容性、抗菌和载药等性能，腐蚀速率的可控性也是关键。为了使涂层具备以上一种或多种功能，介绍了多种涂层的复合策略和方法。其中包括自催化/自降解涂层、生物活性/生物相容性涂层、抗菌涂层、载药涂层和复合涂层。 可降解生物医用镁合金表面理想的涂层材料应具有耐腐蚀、自降解、生物相容性和载药性能等功能，但是目前很难同时达到以上效果。尤其对于可降解的医用镁合金作为植入材料，要达到可控腐蚀速率的效果是相当困难的。因此，生物医用镁合金涂层的发展仍然面临着巨大的挑战。 同时指出镁合金阳极型涂层或许是镁合金植入材料的理想选择。基体表面阳极型涂层会优先降解，保持基体金属早期不发生明显腐蚀并保持一定的力学强度，并实现可控降解。 该综述发表在 《 Journal of Magnesium and Alloys 》 2020 年第8卷第1期： Z.-Z. Yin, W.-C. Qi, R.-C. Zeng, X.-B. Chen, C.-D. Gu, S.-K. Guan, Y.-F. Zheng, Advances in coatings on biodegradable magnesium alloys, Journal of Magnesium and Alloys 8(1) (2020) 42-65. 中文摘要 生物医用镁及其合金由于耐蚀性差，在临床上的应用受到很大限制。除元素合金化之外，表面改性和功能化是提高镁合金耐蚀性的主要途径。本文总结了最近二十年来镁合金表面可生物降解涂层的最新研究进展，试图建立一个可降解镁合金表面改性涂层的知识框架体系；讨论了转化膜、沉积膜、机械涂层和功能涂层的性质，其制备方法和面临的问题；重点介绍了化学转化和沉积涂层的组成，以及如何解决单一生物医用材料涂层的附着力、耐腐蚀性和生物相容性不足等问题；讨论了复合涂层结构和功能一体化的综合问题。 Abstract The clinic applications of bioabsorbable magnesium (Mg) and its alloys have been significantly restricted owing to their poor corrosion resistance. Besides elemental alloying, surface modification and functionality is a major approach to increasing corrosion resistance for magnesium alloys. This article reviews the cutting-edge advances and progress of biodegradable surface coatings upon Mg alloys over the last decades, aims to build up a knowledge framework of surface modification on biodegradable Mg alloys. A considerable number of conversion, deposition, mechanical and functional coatings and their preparation methods are discussed. The emphasis has been placed on the composition of chemical conversion and deposited coatings to overcome the disadvantages of adhesion, corrosion resistance and biocompatibility of a single coating for biomedical materials. The issues have been addressed on the integration of the structural and functional factors of the composite coatings. 链接： 生物可降解镁合金表面涂层研究综述
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