镁基非晶复合材料的协同增塑机制及其生物腐蚀机理研究

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基本信息

  • 批准号：
    51771120
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    57.0万
  • 负责人：
    何美凤
  • 依托单位：
    上海理工大学
  • 学科分类：
    E0110.金属生物与仿生材料
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Mg-Zn-Ca bulk metallic glasses have the advantages of biodegradable and high strength. Key scientific problems in study on biological applications of Mg-based bulk metallic glasses are the brittle fracture (synergistically enhanced plasticity mechanism) and the rapid degradation (corrosion mechanism). This project proposes to improve the macroscopic plasticity of Mg-Zn-Ca bulk metallic glasses composites by the synergetic effect of the second phase enhanced plasticity and thermal cycle low temperature aging treatment. Synergistically enhanced plasticity mechanism will be investigated by studying the precipitation process, phase distribution, microstructure and the formation and evolution of multiple shear bands in Mg-Zn-Ca bulk metallic glasses composites. The deep causes of pitting corrosion formation, the thermodynamic conditions and kinetic processes of the formation of dense passivation film will be investigated. The mechanism of corrosion failure in simulated body fluids will be revealed. The degradation speed of Mg-Zn-Ca bulk metallic glasses composites will match the rate of fracture recovery or bone tissue reconstruction. The uncontrollable corrosion failure will become controlled corrosion behavior. At the same time, the overall failure of the composites caused by pitting corrosion on the surface will be avoid. The degradation period of Mg-Zn-Ca bulk metallic glasses composites implants will be evaluated and measured.
Mg-Zn-Ca非晶合金作为生物植入材料，兼具可生物降解和较高强度等优点，但脆性断裂（增塑机制）和降解速度过快（腐蚀机理）是阻碍其生物应用的关键科学问题。本项目提出通过第二相增塑和热循环低温老化增塑的协同作用，提高Mg-Zn-Ca非晶复合材料的宏观塑性。通过研究Mg-Zn-Ca非晶复合材料中相的析出过程、相的分布特征、微观结构、形变过程中多重剪切带的形成及演化行为，揭示协同作用下Mg-Zn-Ca非晶复合材料双重增塑机制。通过系统研究Mg-Zn-Ca非晶复合材料发生点蚀的深层次原因、以及致密性钝化膜形成的热力学条件和动力学过程揭示其在模拟体液中的腐蚀失效机理，使其降解速率与骨折痊愈速度或骨组织重建速度相匹配，将不可控的腐蚀失效变成可以调控的腐蚀行为；同时，避免复合材料表面点蚀引起的材料整体失效的发生，从而实现可以评价和测算植入物的降解周期。

结项摘要

Mg-Zn-Ca非晶合金作为生物植入材料，兼具可生物降解和较高强度等优点，但脆性断裂（增塑机制）和降解速度过快（腐蚀机理）是阻碍其生物应用的关键科学问题。本项目提出了通过复合增塑和热循环低温老化增塑的协同作用，通过研究Mg基非晶复合材料中相的析出过程、相的分布特征、微观结构、形变过程中多重剪切带的形成及演化行为，揭示了协同作用下Mg基非晶复合材料双重增塑机制，提高了Mg基非晶复合材料的宏观塑性。利用合金元素的成分设计、析出相体积分数的控制，以及设计Mg基非晶复合材料表面的致密性保护膜层，揭示Mg基非晶复合材料的腐蚀机理，提高Mg基非晶复合材料的耐腐蚀性能。本研究不仅具有重要的学术价值，而且将为Mg基非晶合金的实际应用提供依据。

项目成果

期刊论文数量（11）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Y含量对Mg-Zn-Y非晶合金性能的影响
  • DOI：
    10.13258/j.cnki.nmme.2018.02.007
  • 发表时间：
    2018-04
  • 期刊：
    有色金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    任帅;何美凤;王浩;潘登;周锟广
  • 通讯作者：
    周锟广
Effects of Li addition on the corrosion behaviour and biocompatibility of Mg(Li)-Zn-Ca metallic glasses
Li添加对Mg(Li)-Zn-Ca金属玻璃腐蚀行为和生物相容性的影响
  • DOI：
    10.1007/s10853-018-2323-3
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Materials Science
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    He Meifeng;Wang Hao;Zhou Kunguang;Pan Deng;Liu Fang
  • 通讯作者：
    Liu Fang
Influence of electrostatic field on the microstructure and mechanical properties of AZ91 mg alloy during ageing treatment
静电场对AZ91镁合金时效处理微观组织和力学性能的影响
  • DOI：
    10.1002/adem.202000407
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    Advanced Engineering Materials
  • 影响因子：
    3.6
  • 作者：
    Meijuan Liu;Ming Sun;Binghui Zhang;Zhengwen Xia;Minghao Guo
  • 通讯作者：
    Minghao Guo
Mg-Zn-Ce 非晶合金力学与耐蚀性能的研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    有色金属材料与工程
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    何美凤
  • 通讯作者：
    何美凤
Ductile behavior and excellent corrosion resistance of Mg-Zn-Yb-Ag metallic glasses
Mg-Zn-Yb-Ag金属玻璃的延展性和优异的耐腐蚀性
  • DOI：
    10.1016/j.matdes.2021.110027
  • 发表时间：
    2021-08-12
  • 期刊：
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子：
    8.4
  • 作者：
    Lu, Wenbing;He, Meifeng;Chen, Aiying
  • 通讯作者：
    Chen, Aiying

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    2018
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  • 作者：
    乔庆;刘巧林;肖调义;赵鑫;邓亚林;王荣华;黎玉元;何美凤
  • 通讯作者：
    何美凤

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本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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