[發明專利]表面圖案化制備低摩擦高硬度人工髖關節球頭的方法有效
| 申請號: | 201510473611.2 | 申請日: | 2015-08-05 |
| 公開(公告)號: | CN105055050B | 公開(公告)日: | 2017-12-19 |
| 發明(設計)人: | 王作斌;魏曉鳳;李文君;梁鉑堅;付躍剛;李冰琳;宋正勛;翁占坤;董莉彤 | 申請(專利權)人: | 長春理工大學 |
| 主分類號: | A61F2/32 | 分類號: | A61F2/32 |
| 代理公司: | 北京科迪生專利代理有限責任公司11251 | 代理人: | 成金玉,孟卜娟 |
| 地址: | 130022 *** | 國省代碼: | 吉林;22 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 表面 圖案 制備 摩擦 硬度 人工 髖關節 方法 | ||
1.一種表面圖案化制備低摩擦高硬度人工髖關節球頭的方法,由鈷鉻鉬合金材料制成,其特征在于:在人工髖關節球頭表面形成圖案化酒窩陣列,即在人工髖關節球頭摩擦表面用激光干涉光刻制備圖案化酒窩陣列,包括以下步驟:
a.對髖關節球頭進行超聲清洗;
b.建立三光束激光干涉光路系統,刻蝕樣品;
c.改變三光束干涉參數,獲得結構周期從納米級到微米級可調,深度可控的周期性點陣結構;
d.優化三光束干涉系統的干涉光強和曝光時間等參數,獲得低摩擦高硬度性能人工髖關節球頭;
e.所述圖案化酒窩陣列由大面積周期性微型酒窩有序陣列組成,制備的酒窩陣列周期為1-10μm,酒窩深度為0.3-6μm;
f.調整人工髖關節球頭表面酒窩陣列的周期、酒窩深度和形貌,得到低摩擦高硬度性能的表面,獲得摩擦系數減少64%,硬度增強40%的優化人工髖關節;
所述三光束激光干涉系統由激光器,分束,折光和整形系統組成,由激光器發出的激光,經分束、折光和整形系統分成三束相干光,會聚于人工髖關節球頭表面,入射光空間角成系統中心軸對稱分布,即0°、120°、240°,以5°入射角入射,通過波片和偏振片精確控制各光束的光強和偏振方向,偏振方向為TE-TE-TM,形成周期性光場分布結構,直接刻蝕人工髖關節球頭表面形成相對應的酒窩陣列結構;光路中每一束相干光都使用了光學偏振器件,對每一束光的偏振狀態和光強度分別進行調控,以提高干涉圖形的對比度,使干涉圖形的形狀和質量更精確可控;
在三光束會聚于樣品前進行光束整形,整形系統放置角度依據光束的入射角度而定,使光斑能量分布更加均勻,整形成均勻光束;
所用激光器輸出波長為1064nm,高斯光束整形成均勻光束,曝光時間為10-70s,激光能量密度為0.15-0.26Jcm-2。
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