鋅基材料作為生物可降解新型金屬基材料已經(jīng)成為生物材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，在骨內(nèi)固定、骨缺損原位修復(fù)以及額面修復(fù)等醫(yī)療領(lǐng)域體現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。然而現(xiàn)階段生物可降解鋅基材料存在力學(xué)性能不足、降解周期較長(zhǎng)（大于兩年）與生物相容性低于鎂基材料等問(wèn)題。新一代生物可降解鋅基復(fù)合材料的開發(fā)已經(jīng)被認(rèn)為是改善鋅基體力學(xué)性能、調(diào)控腐蝕降解速率、提高生物相容性、賦予材料以功能性（促成骨性能、抗菌性能等）的一種有效手段。但是由于鋅基體與復(fù)合材料增強(qiáng)體之間的潤(rùn)濕性能不佳，導(dǎo)致界面結(jié)合性能較差，嚴(yán)重?fù)p害了生物可降解鋅基復(fù)合材料服役期間的力學(xué)完整性與腐蝕速率適配性。

針對(duì)此問(wèn)題，天津理工大學(xué)劉德寶教授課題組開發(fā)出了一種氧化亞銅誘導(dǎo)原位潤(rùn)濕策略，在鋅銀合金基體與增強(qiáng)體之間引入一種原位生成的氧化鋅中間層，從而增強(qiáng)鋅銀合金基體與增強(qiáng)體之間的界面結(jié)合性能、改善復(fù)合材料的力學(xué)性能。與此同時(shí)，單質(zhì)銅與氧化鋅作為原位反應(yīng)產(chǎn)物與合金元素銀可以形成協(xié)同抗菌作用，從而賦予復(fù)合材料以優(yōu)異的抗菌特性，獲得兼具高強(qiáng)度與抗菌特性的生物可降解鋅銀基復(fù)合材料。相關(guān)文章以“Interfacial strengthening and antibacterial behavior in an ultrafine-grained Zn-Ag-based biocomposites fabricated by the Cu₂O-induced in situ wetting approach”為標(biāo)題發(fā)表在Journal of Materials Science & Technology。本文的第一作者為碩士研究生王瀟，孫小淏講師與劉德寶教授為共同通訊作者。

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本研究針對(duì)鋅基復(fù)合材料中增強(qiáng)體與基體間界面性能不佳的關(guān)鍵問(wèn)題，通過(guò)以氧化亞銅顆粒改性石墨烯為增強(qiáng)體，開發(fā)出一種新的氧化亞銅原位潤(rùn)濕策略。在燒結(jié)致密化的同時(shí)氧化亞銅與鋅基體發(fā)生氧化還原反應(yīng)，在增強(qiáng)體與基體間原位形成納米氧化鋅中間層從而改善增強(qiáng)體與鋅基體間的界面性能。與此同時(shí)，氧化亞銅與鋅基體的原位反應(yīng)還會(huì)產(chǎn)生單質(zhì)銅，而單質(zhì)銅作為合金元素可以同鋅基體完成合金化獲得鋅銅合金。換而言之，這種新的原位潤(rùn)濕策略可以通過(guò)一步法完成鋅基體的合金化與復(fù)合化，并且有效改善鋅基體與增強(qiáng)體之間的界面結(jié)合性能。

結(jié)果表明，燒結(jié)后1Cu₂O-GO/Zn-2Ag復(fù)合材料中的Zn基體與GO增強(qiáng)體之間原位生成了ZnO中間相，這種ZnO中間相與GO以化學(xué)鍵形式鏈接，并與Zn基體產(chǎn)生了緊密的界面結(jié)構(gòu)。因此，通過(guò)ZnO中間相，增強(qiáng)體與基體的界面結(jié)合能力得到了有效改善。EBSD分析表明，1Cu₂O-GO/Zn-2Ag復(fù)合材料展現(xiàn)出亞微米級(jí)的晶粒尺寸，平均晶粒尺寸為360 nm。良好的界面性能、細(xì)化的晶粒尺寸與銅元素的原位合金化使1Cu₂O-GO/Zn-2Ag復(fù)合材料展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，極限拉伸強(qiáng)度達(dá)到344.0 MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到314.0 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率達(dá)到15.5%，滿足骨替代材料臨床應(yīng)用的力學(xué)性能要求。在另一方面，1Cu₂O-GO/Zn-2Ag復(fù)合材料可以在腐蝕降解過(guò)程中釋出富銀納米顆粒、鋅離子、銅離子與氧化石墨烯，從而形成協(xié)同抗菌作用，對(duì)大腸桿菌與金黃色葡萄球菌均產(chǎn)生了明顯的抗菌效果。

綜上所述，本文中提出的氧化亞銅改性石墨烯誘導(dǎo)原位界面潤(rùn)濕策略不僅適用于鋅銀合金系統(tǒng)，還適用于各種以鋅為主元的鋅合金系統(tǒng)或以鋅為合金元素的其他合金系統(tǒng)中。該方法在改善鋅基體與增強(qiáng)體之間界面性能的同時(shí)，還能獲得亞微米級(jí)的晶粒細(xì)化效果，從而大幅度提高鋅基復(fù)合材料的力學(xué)性能。因此，今后利用該方法研究開發(fā)生物可降解鋅合金基復(fù)合材料具備良好的前景與科學(xué)價(jià)值。