《鈦合金表面仿生結構改性在血液潤滑下的摩擦機理研究》是依託中南大學，由龍東平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：鈦合金表面仿生結構改性在血液潤滑下的摩擦機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：龍東平
- 依託單位：中南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以植入式人工血泵的摩擦為研究對象，從植入材料（鈦合金）的表面改性出發，運用仿生學的方法和原理，結合血液潤滑的特殊性，改善材料的血液相容性，提高其耐磨強度。擬在鈦合金表面進行表面改性，製備微米結構和納米結構相結合仿生結構，控制鈦合金材料的表面形貌，研究微納結構協同作用下血液粘附力、流動阻力，血液各成分與材料表面發生反應機理；對改性後材料進行微納米尺度摩擦學研究，建立相應的理論模型。首先通過陽極氧化、微弧氧化等方法在鈦合金表面製備二氧化鈦薄膜，再採用納米壓印等技術構築微/納結合的雙重結構；通過模擬生理環境實驗研究改性後的材料表面的血液相容性，及相容性對血液潤滑的影響；再利用磨損試驗評價改性後的鈦材料表面的摩擦學性能，接著在模擬血泵工作條件下，進行血液潤滑的摩擦實驗，研究改性後材料的納米尺度效應對血液潤滑的影響，進一步揭示微/納尺度下的摩擦機理，建立相應的摩擦理論模型。
結題摘要
血泵（人工心臟）是以血液為工作介質的流體機械，血液相容性好，流動阻力小，是血泵材料的基本要求。鈦合金是最主要的血泵材料，為了改善其表面血液相容性，減小摩擦，本項目提出在鈦合金表面構築微/納結構達到仿荷葉表面效果的方案，改善血液相容性，提高其耐磨性、減小摩擦，減小血液流動阻力。本項目主要做了以下幾方面研究工作：通過陽極氧化方法對鈦合金進行表面改性，製備出具有微/納TiO2薄膜；通過控制反應參數和條件，從微納尺度控制薄膜的結構和形貌，改善氧化膜與基材的結合強度，提高的表面膜性能；利用納米壓痕、劃痕實驗及摩擦磨損試驗評價了改性後的鈦材表面的摩擦學性能及力學性能。(2)研究了鈦合金表面仿生改性前後血液潤濕性及相容性的變化；探索了表面改性前後的由於血液各成分的粘附對血液潤滑效果的影響。(3)參考流體在超疏水表面流動時存在滑移的現象，建立了非牛頓流體在仿生表面的流動理論模型；結合血液自身的非牛頓流體特性，從理論上推導了具有粘彈性特性的血液在超疏水表面(改性後的材料表面)潤滑模型。從微/納尺度下研究了改性後的材料與血液之間的摩擦，進一步揭示微/納觀摩擦機理，建立微/納觀尺度上的血液潤滑理論模型。
