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生物可降解镁合金WE43的激光增材制造：微观结构详细分析
摘要： WE43是一种以钇和钕为主要合金元素的镁合金，已成为成熟的生物可降解植入材料。该合金植入物通常通过粉末挤压及后续机加工制成，但对于更复杂的几何结构，激光粉末床熔融（LPBF）技术展现出良好应用前景。然而该工艺涉及的熔池凝固过程中极高冷却速率及后续热处理会引发显微组织剧烈变化，这种变化对力学性能和降解行为的影响机制尚不明确。本研究通过对比LPBF制备的WE43与铸造WE43，重点采用电子显微镜成像、基于能量色散X射线光谱的化学元素分布分析并结合电子衍射进行相鉴定，系统研究了LPBF工艺诱导的显微组织演变。我们识别出多种显微组织类型：激光熔池中心存在等轴晶区，熔池边界则呈现层状区和部分熔化区。层状区由沿镁基面排列的枝晶状层状结构组成，其间分布着富钕纳米级金属间化合物相。这些相表现为由Mg3Nd构成的球形颗粒和位于镁柱面、由Mg41Nd5形成的片状结构。钇元素既以固溶体形式存在，也存在于源自粉末颗粒表壳的氧化颗粒中。由于后续激光扫描对层状区的热影响，在显著晶粒生长后块体材料中形成了强织构特征。
关键词： 快速凝固、微观结构、骨支架、电子显微镜、可生物降解植入物、WE43合金、激光粉末床熔融、镁
更新于2025-11-21 11:20:48
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氧化石墨烯驱动的激光3D打印PEEK/PVA支架界面耦合用于骨再生
摘要： 将聚醚醚酮（PEEK）与聚乙烯醇（PVA）共混有望获得兼具PEEK优异生物力学性能和PVA显著降解性的复合支架。然而非极性PEEK与极性PVA间较弱的界面结合会导致力学性能不佳。本研究利用氧化石墨烯（GO）独特的双亲特性，通过激光3D打印制备的PEEK/PVA支架中增强两者界面结合。一方面，GO的大π共轭结构与PEEK苯环形成强π-π相互作用；另一方面，GO含氧基团与PVA羟基形成强氢键。根据调和平均规则，这使得PEEK与PVA间界面自由能从37.4降至29.6 mJ/m2，且PEEK基体中PVA相变得更细小均匀，表明界面结合得到强化。相应地，当GO添加量为1%时，PEEK/PVA支架强度和模量分别提升97.16%和147.06%。此外，该支架表现出良好亲水性和降解性，在体外促进细胞黏附增殖，在体内促进成骨分化和骨再生。
关键词： 激光3D打印、界面耦合、氧化石墨烯、骨支架
更新于2025-09-19 17:13:59