[发明专利]一种基于电化学沉积法复合生物矿化法在碳纳米管表面制备羟基磷灰石涂层的方法

说明书

本发明公开了一种基于电化学沉积法复合生物矿化法在碳纳米管表面制备羟基磷灰石涂层的方法，包括以下步骤：对碳纳米管进行清洗，再进行酸化处理，将酸化处理后的碳纳米管洗净并进行干燥；采用阴极电化学沉积法，将酸化处理后的碳纳米管表面构筑羟基磷灰石晶粒的形核位点；将带羟基磷灰石晶粒形核位点的碳纳米管洗净并进行干燥；通过生物矿化法，将干燥后的已有晶粒形核位点的碳纳米管表面原位生长出羟基磷灰石涂层：即将干燥处理完毕的已有晶粒形核位点的碳纳米管浸泡在模拟体液溶液中。本发明的制备方法能够在纳米级别的CNT表面制备HA涂层，可改善CNT与HA基体材料之间的界面结合性质，从而达到CNT对HA基体材料增强补韧的效果。

技术领域

本发明属于碳纳米管表面处理工艺技术领域，特别涉及一种基于电化学沉积法复合生物矿化法在碳纳米管表面制备羟基磷灰石涂层的方法。

背景技术

碳纳米管(CNT)是由类石墨的六边形网状结构卷曲而形成的无缝中空管状物，具有独特的一维纳米结构。它继承了石墨高强度、高弹性模量和优良的导热导电性等优点，因此采用CNT作为增强材料制备CNT增强羟基磷灰石(HA)复合材料近年来得到广泛研究。然而，CNT表面呈现生物惰性，具有很强的疏水性和化学惰性，易被氧化而造成结构损伤。CNT与HA材料复合时，CNT与基体间的界面结合强度差，热膨胀系数差异较大(CNT：-1.2×10^-5/K；HA：11.0×10^-6/K)，从而导致CNT增强HA基复合材料的强韧效果不理想。因此，在CNT表面制备具有生物活性的HA涂层可赋予其良好的界面基础、抗氧化性及合适的生物性能。现有的涂层制备方法存在的问题是：由于CNT的化学惰性、疏水性及长径比较大等性质而易产生团聚现象，使得在CNT表面很难直接实现涂层的制备。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于电化学沉积法复合生物矿化法在碳纳米管表面制备羟基磷灰石涂层的方法，以解决上述存在的技术问题。本发明的制备方法能够在纳米级别的CNT表面制备HA涂层，缓解CNT在基体中团聚现象的同时可改善CNT与HA基体材料之间的界面结合性质，从而达到CNT对HA基体材料增强补韧的效果。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于电化学沉积法复合生物矿化法在碳纳米管表面制备羟基磷灰石涂层的方法，包括以下步骤：

步骤01，对待制备涂层的碳纳米管进行清洗，对清洗后的碳纳米管进行酸化处理，将酸化处理后的碳纳米管洗净并进行干燥；

步骤02，采用阴极电化学沉积法，在步骤01处理完毕的碳纳米管表面构筑羟基磷灰石晶粒的形核位点，获得带羟基磷灰石晶粒形核位点的碳纳米管；

步骤03，将步骤02获得的带羟基磷灰石晶粒形核位点的碳纳米管洗净并进行干燥；

步骤04，通过生物矿化法，在步骤03处理完毕的已有晶粒形核位点的碳纳米管表面原位生长出羟基磷灰石涂层：将步骤03处理完毕的已有晶粒形核位点的碳纳米管浸泡在模拟体液溶液中，在碳纳米管表面制备出羟基磷灰石涂层。

进一步的，步骤02具体包括：

步骤2.1，将步骤01处理完毕的碳纳米管固定在导电胶上，将带碳纳米管的导电胶和片状石墨电极置于电解液中，电解液由NH₄H₂PO₄溶液、Ca(NO₃)₂溶液和NaNO₃溶液混合而成；

步骤2.2，在磁力搅拌状态下，将电解液的pH值调至6.00±0.02；