医用材料必须具有可控的生物降解性，足够的强度，对人体无毒。所以，要找到这样的材料，并不是一件简单的事情。在这种情况下，科学家对镁的兴趣由来已久。最近，利用正电子发射光谱和其他技术，研究人员已经能够证明经过表面机械磨损处理的镁具有生物相容性材料所需的特性。
人们越来越关注具有可控腐蚀速率的材料。这尤其适用于使用由天然或合成聚合物制成的植入物的生物医学。它们具有在生理条件下易于调节分解速率的优点。另一方面，这些材料的机械性能在人类环境中会退化，使得它们不适合高应力应用。因此，镁基金属植入物对人体完全无害，似乎是一个不错的选择。
镁是可用于结构应用的最轻的金属。由于其力学、热学和电学性能，生物可降解性和可控的腐蚀速率，引起了生物相容性植入物研究者的极大兴趣。尽管有这些优点，但由于镁在人体环境中相对较高的腐蚀速率，使用镁作为生物材料生产植入物并不容易。然而，这个问题可以通过使用合适的涂层来克服。
在多年的研究中，人们注意到材料的精细结构不仅提高了其力学性能，而且显著提高了其耐腐蚀性能。这就是为什么位于克拉科夫的波兰科学院核物理研究所的Ewa Dryzek教授领导的国际研究小组设定了量化SMAT对商业级镁的影响的目标。耐腐蚀性。在这种方法中，大量直径为几毫米的不锈钢球撞击靶材表面，导致地下一层发生塑性变形。塑性变形伴随着大量的晶格缺陷。
使用典型的研究技术如光学和电子显微镜、X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和显微硬度测量来描述微观结构。
“显微镜检查显示了在SMAT处理过程中形成的材料表面层的逐渐变化的微观结构。我们观察到在处理过的表面附近有许多晶粒细化。变形孪晶可以在更深的深度看到，它们的密度随着离表面的距离而降低，”德莱泽克教授说。
作为这项工作的一部分，正电子发射光谱法(PAS)首次被使用。这种技术是非破坏性的，可以识别原子晶格缺陷。这是因为当正电子被注入到材料样品中，遇到它们的反粒子(即电子)时，它们将被ni-熄灭，成为注册光子。用正确的方法，发现晶格中有开体积缺陷的正电子可以被陷在其中。这延长了时间，直到它被消除。测量正电子的寿命可以帮助研究人员在原子水平上理解样品的结构。
该方法的目的尤其是获得关于由SMAT处理引起的表面层中晶格缺陷分布的信息。此外，它还用于研究待处理表面下几微米厚的材料层，并将获得的信息与腐蚀性能联系起来。这一点很重要，因为晶格缺陷决定了材料的关键性能，如冶金或半导体技术中使用的材料。
“通过120秒的SMAT处理获得的200微米层中的正电子的平均寿命显示出244皮秒的高峰常数。这意味着从源发射出的所有正电子到达这一层都会破坏结构缺陷，即原子在这种情况下会失去与位错相关的晶格位中的空位。该层对应于具有细晶粒的强烈变形区域。而且正电子的平均寿命降低，说明缺陷浓度降低。达到离表面约1mm的距离是退火良好的镁的特征值，其具有相对低密度的结构缺陷。这是我们的参考资料。”学生康拉德斯科龙，
在电化学腐蚀试验中，SMAT过程极大地影响了镁样品的行为。SMAT引起的结构变化增加了镁对阳极氧化的敏感性，从而增强了表面氢氧化物膜的形成，并因此导致更好的耐腐蚀性。俄罗斯杜布纳联合核研究所用正电子束获得的结果证实了这一点。结果表明，除了表面的晶界和亚晶界外，其它晶体缺陷(如位错和空位)也对镁的腐蚀行为起重要作用。
“我们目前正在对钛进行类似的研究。钛是一种广泛应用于航空航天、汽车、能源和化学工业的金属。它也用作生产生物医学装置和植入物的材料。一种经济上可接受的方法可以获得表面相邻层具有梯度微结构和纳米晶粒的纯钛，这可能为钛在对全球经济和提高人类生活舒适度具有重要意义的产品中的应用开辟广阔前景。”德莱泽克教授说。
版权声明：本文内容由互联网用户自发贡献，该文观点仅代表作者本人。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如发现本站有涉嫌抄袭侵权/违法违规的内容， 请发送邮件至 puzdycom@126.com 举报，一经查实，本站将立刻删除。
