具有生物相容性镁电池的制备及性能研究

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1、中图分类号：O646.7论文编号：1006016-0176学科分类号：430.15密级：天津理工大学研究生学位论文具有生物相容性镁电池的制备及性能研究（申请硕士学位）一级学科：材料科学与工程学科专业：材料物理化学研究方向：纳米材料与技术作者姓名：夏娇阳指导教师：袁志好教授2０１６年６月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeThepreparationandperformanceofmagnesiumbatterywithbiocompatibilityBy

2、JiaoyangXiaSupervisorZhihaoYuanJune,2016摘要随着医学科技的发展，功能辅助性电子器件越来越多地应用到机能缺陷人群中来改善人体的器官功能性，提高生活质量。相应电子器件的生物相容性电池的研究开发引起了生物医学和材料科学研究者的广泛关注。镁电池由于其良好的生物相容性以及较高的能量密度和较负的标准电位等优点日益引起国内外研究人员的重视。然而，金属镁及镁合金的自腐蚀速率快、腐蚀后表面生成致密氧化膜等问题严重阻碍了其在电池材料中的应用。本文通过添加微量元素的方法，改善了镁阳极材料的抗腐蚀性能，有效地提高了镁电池的使用寿命。

3、本文首先在合金的制备过程中加入具有生物相容性的元素Ca、Zr，合成了Mg-Zn-Ca和Mg-Zn-Zr两种合金，通过显微观察和腐蚀降解实验，研究了微量的Zr和Ca元素的添加对镁锌系列合金组织结构及耐腐蚀性能的影响。结果表明：分别添加Zr和Ca元素可以显著细化Mg-Zn合金的晶粒，改善合金的耐蚀性，延长合金的寿命。获得了具有生物相容性、耐蚀性强的合金。通过将这种具有生物相容性合金用作镁电池负极，并对其进行电化学性能测试。实验结果表明：镁锌锆合金为负极的镁电池放电电压平台能够达到1.5V左右，表现出其在具有生物相容性镁电池中潜在的应用价值。关键词：镁合

4、金、生物相容性电池、自腐蚀AbstractWiththedevelopmentofmedicalscienceandtechnology,moreandmorefunctionalelectronicdevicesareusedtoimprovethefunctionofhumanbodyandlifequality.Theresearchanddevelopmentofthebiocompatiblebatteryofthecorrespondingelectronicdeviceshasattractedwideattentionofthere

5、searchersinthefildsofbothbiomedicalandmaterialsciences.Duetoitsgoodbiocompatibility,highenergydensityandnegativestandardpotential,magnesiumbatteryhasattractedmoreandmoreattentionofresearchersinternationally.However,thecorrosionrateofmetalmagnesiumishigh,andtheformationofdenseo

6、xidefilmonthesurfaceofthemetalisseriouslyimpeded.Inthispaper,thecorrosionresistanceofthemagnesiumanodeisimprovedbythemethodofthealloydesign,whicheffectivelyimpruvetheservicelifeofthemagnesiumbattery.Firstlyinthealloypreparationintheprocess,biocompatibleelementsCa,Zrwereaddedto

7、fromMg-Zn-CaandMg-Zn-Zralloys.Bymicroscopicobservationandcorrosiondegradationexperiment,theeffectoftheadditionofZr,Caonmagnesiumzincalloymicrostructureandpropertiesisstudiedhere.TheresultsshowedthataddingZrandCaelementscansignificantlyrefinethegrainofMg-Znalloy,improvethecorro

8、sionresistanceofthealloy,andprolongthelifeofthealloy.Thealloy