[发明专利]基于电场调控在镁合金表面原位生长类水滑石膜的方法及类水滑石膜

说明书

本发明提供一种基于电场调控在镁合金表面原位生长类水滑石膜的方法及类水滑石膜，包括以下步骤：(1)镁合金表面预处理；(2)在脉冲电场作用下，使预处理后镁合金基体作为工作电极，铂电极作为对电极在锰离子盐的饱和碳酸溶液中原位生长Mg(OH)₂/Mg‑Mn复合类水滑石膜；(3)将步骤(2)制备的具有类水滑石膜的镁合金置于0.04mol/L月桂酸乙醇溶液中，在接通脉冲电源状态下浸泡，进行酸根离子交换，从而在镁合金表面得到具有花瓣状簇丛结构的超疏水类水滑石膜层。通过脉冲电场的定向形核作用，交变电场调控溶液微区离子浓度，实现类水滑石膜结构可控制备，并且该方法工艺简单，显著提高类水滑石膜的疏水性，可广泛应用于植入人体等生物医学领域。

技术领域

本发明属于材料制备领域，具体涉及一种基于电场调控在镁合金表面原位生长类水滑石膜的方法及类水滑石膜。

背景技术

生物镁合金作为一种可降解的金属材料，具有比强度和比刚度高，密度和弹性模量接近自然骨的优点，在骨板、骨钉和血管支架等生物植入体领域具有广阔应用前景。然而，生物镁合金耐蚀性较差，作为植入材料在机体未痊愈之前已经发生严重的腐蚀，影响了材料的力学性能和稳定性，并会导致机体出现炎症反应。因此针对生物医用镁合金，开发新型耐腐蚀且对人体无毒无害的化学转化膜以改善镁合金植入体耐蚀性是当前研究热点。

例如第201410177755.9号中国专利“一种金属基底/含钴类水滑石纳米膜电极及其制备方法”公开的通过电沉积方法制备金属基底/含钴类水滑石纳米膜。在含有过渡金属和钴的混合盐溶液中加入H₂O₂配成电解液，加入电解池中，以金属基底作为工作电极，在室温下电沉积，溶液中的金属离子与氢氧根结合，直接生长在金属基底表面，H₂O₂部分氧化Co²⁺成为Co³⁺，得到含钴类水滑石纳米膜。该方法与传统的粉体合成方法相比，操作简单，反应条件温和，该含钴类水滑石纳米膜电极可直接用于电化学水氧化催化反应，对水氧化反应的催化活性高且稳定性好，但是该发明金属基底/含钴类水滑石纳米膜的疏水性和抗腐蚀性能差。

构建超疏水表面是提高膜层耐蚀性的有效途径，而表面微纳结构构筑结合低表面能改性是实现表面超疏水性的主要技术手段之一。目前，关于镁合金表面超疏水膜的研究已有初步的探索：采用浸泡法，Zhao等在AZ31镁合金表面制得了团簇状微纳结构超疏水Fe(CH₃(CH₂)₁₂COO)₃膜；Zeng等制备了片层结构的超疏水Mg(OH)₂/Mg-Al LDH膜，Zhang等通过改变工艺参量调控制备了低表面能微纳片层结构Mg-Al LDH膜，实现了结构由超疏水Cassie模型向Wenzel模型的转化；Liu采用电沉积法在镁合金表面制备了“花椰菜状”微纳结构仿生超疏水/超疏油Ni层；且超疏水膜层能有效地防止腐蚀液通过膜层裂纹浸渗造成的镁合金局部腐蚀。