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医用多孔钛可以通过调节孔隙率达到与骨组织相匹配的力学性能,减轻钛植入体与骨组织间的应力屏蔽现象。另外,孔隙结构的存在有利于组织的长入、粘附和体液的传输从而促进新骨的长入,促进组织再生与重建,加快愈合过程。多孔钛的孔隙率在一定范围(30%-90%)内越高就越有利于组织的长入,但随着孔隙率的升高,多孔钛的力学性能锐减以致于无法满足硬组织替换材料的承力需求,因此目前多孔钛的难题就在于制备高强度高孔隙率的多孔钛。本文采用添加造孔剂法,选择NH4HCO3为造孔剂,成功制备出外层高孔隙率且力学性能优异的双层多孔钛,并通过稀土复合制得LaF3增强型双层多孔钛。采用扫描电镜(SEM)、X射线能量色散谱(EDX)和X射线衍射(XRD)等手段表征多孔钛的形貌、成分和晶体结构,用力学试验机测定了多孔钛的抗压强度、抗弯强度及弹性模量,并对双层多孔钛测试了剪切强度。随后采用碱热处理对多孔钛进行表面改性,通过仿生矿化实验评价多孔钛的生物活性。本文系统地考察了钛粉粒径、造孔剂添加量、稀土LaF3添加量、梯度结构等对多孔钛力学性能的影响。当造孔剂量相同时,随着钛粉粒径的减小,多孔钛的孔隙率、开孔率也随之减小。31.5μm粒径钛粉所制得多孔钛(A组)的孔隙率为65.0%-72.8%,开孔率为70.5-79.7%。18.1μm粒径钛粉所制得多孔钛(B组)的孔隙率为62.3%-65.2%,开孔率为62.2%-70.5%。而当粒径为9.8μm,多孔钛(C组)的孔隙率和开孔率进一步降低,分别为58.9%-61.7%和57.8-63.6%。但其孔隙尺寸随钛粉粒径的减小略有减小即A组孔径分布在100-255μm之间,B组在90-240μm之间,C组为90-225μm,都呈三维贯通状态。LaF3的加入并没有影响多孔钛的孔隙特征。力学测试结果表明,当钛粉粒径较大(31.5μm,18.1μm)时,LaF3的加入量为0.05wt%时对多孔钛力学性能的增强效果显著；而对于钛粉粒径较小(9.8μm)时,加入0.3wt%LaF3时对多孔钛力学性能有显著的增强效果。钛粉粒径最小时多孔钛的力学性能最佳。其中多孔钛C-L30(钛粉粒径9.8μm,添加0.3wt%LaF3)的抗压强度、弹性模量分别为157.844μ16.00MPa和3.73μ0.39GPa,抗弯强度为66.6μ12.10MPa。并且具有约60%的高孔隙率和90-240μm的大孔径。双层多孔钛的内层具有高密度,当其外层具有与单层多孔钛相同的高孔隙率(60%以上)时,其力学性能显著优于单层多孔钛。钛粉粒径越小,双层多孔钛的力学性能越好。于双层多孔钛的外层中添加适量氟化镧,进一步提高了其力学性能。如C-PT2050(钛粉粒径9.81μm)的外层孔隙率达60%时,孔径尺寸为90-240μm,抗压强度、弹性模量和抗弯强度分别为203.51±14.20MPa,2.91±0.09GPa和53.22±9.93MPa。当外层添加0.3wt%LaF3,其外层基本保持同样高孔隙率和孔径,而抗压强度、弹性模量、抗弯强度分别提高到234.80±13.52MPa,3.82±0.63GPa和59.31±6.10MPa。因此,通过钛粉粒径的选择、适量LaF3添加和梯度结构设计,能够制备兼具高孔隙率、大孔径和高强度,且与骨组织力学性能相匹配的医用多孔钛。碱热处理后,多孔钛的表面包括内壁形成了复合钛酸钠盐(Na2Ti3O13、Na2Ti5O11、 Na2TiO3和NaTi3O2)及金红石二氧化钛。在仿生矿化条件下,经碱热处理的多孔钛能自发诱导羟基磷灰石(HA)的形成,表现出良好的生物活性。稀土LaF3的添加使多孔钛表面HA的沉积速度有所降低。