[发明专利]制备多孔烧结金属材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造一种多孔含金属材料的方法，所述方法包括下列步骤：提供包含分散在至少一种溶剂中的颗粒的组合物，所述颗粒包含至少一种聚合物材料和至少一种金属基化合物；充分除去所述组合物中的溶剂；充分分解所述聚合物材料，从而使不含溶剂的颗粒转变为多孔含金属材料。本发明的材料可以用作多种用途的涂层和本体材料(bulk material)，尤其用于带涂层的医疗植入物器械。

背景技术

多孔金属基陶瓷材料如金属陶瓷典型地用作摩擦型轴承、过滤器、熏蒸消毒设备、能量吸收装置或阻燃层的部件。具有中空轮廓和增加的刚性的结构元件在建造工艺中是重要的。多孔金属基材料在涂层领域变得日益重要，利用特定的物理、电、磁和光学特性将这些材料功能化是非常令人关注的。此外，这些材料可以在例如光电、传感器工艺、催化作用和电色层显示技术应用中起重要作用。

通常可能存在对具有纳米晶体精细结构的多孔金属基材料的需求，它可以调整电阻、热膨胀、热容和传导性，以及超弹性、硬度和机械强度。

此外，可能存在对以成本划算的方式生产的多孔金属基材料的需求。传统的多孔金属基材料和陶瓷金属可以通过粉末烧结或熔融烧结方法，或者通过渗透方法来生产。这些方法在技术上和经济上会是复杂并且昂贵的，尤其是由于对期望的材料特性的控制经常会取决于所用金属颗粒的尺寸。这个参数在特定应用如涂层中不是总能在适当范围内可调节，所述涂层应用中可以使用例如粉末涂布或流延的加工工艺。根据传统的方法，多孔金属和金属基材料典型地可以通过加入添加剂或通过通常需要加入造孔剂或发泡剂的发泡方法制造。

还可能存在对多孔金属基材料的需求，所述多孔金属基材料的孔大小、孔分布和孔隙度可以调节而不劣化材料的物理和化学特性。基于填充剂或发泡剂的传统方法例如可以提供20-50％的孔隙度。然而，随着孔隙度的增加，机械特性例如硬度和强度会迅速降低。这可能尤其对生物医学应用例如植入物不利，这些应用需要各向异性的孔分布、大的孔尺寸和高的孔隙度，以及与生物机械应力相关的长期稳定性。

在生物医学应用领域，使用生物可相容的材料是很重要的。例如，用在药物递送设备中的金属基材料，其可以用于标记目的或作为辐射的吸收剂，可以优选具有高度功能性并且可以在一种材料中结合明显不同的特性。除了特定的磁、电、介电或光学特性之外，所述材料可以在适当的孔尺寸范围内提供高度多孔性。

发明内容

本发明的一个目的举例来说是提供基于金属前体的材料，所述材料可以是其特性和组成可调节的，其允许定制机械、热、电、磁和光学特性。本发明的另一个目的举例来说是在相对低温度下提供多孔含金属材料，其中所形成材料的多孔性可以根据大范围的应用领域中的用途而可再现地变化，不会对物理和化学稳定性有不利影响。

本发明的又一个目的举例来说是提供可以用作涂层以及本体材料的多孔材料及其生产方法。

本发明的又一个目的举例来说是提供可以通过例如本文描述的方法得到的材料，其可以是涂层形式或者是多孔本体材料形式。

本发明的又一个目的举例来说是提供通过例如可以通过本文描述的方法得到的多孔烧结金属基材料，其可以具有生物可侵蚀或生物可降解特性，和/或可以是在生理流体存在下可至少部分地溶解的。

本发明的又一个目的举例来说是提供用在生物医学领域的这种多孔含金属材料，用作植入物、药物递送设备，和/或用于植入物和药物递送设备的涂层。

例如，本发明的这些和其它目的可以通过本发明的一个示范性实施方案来实现，所述实施方案涉及制造多孔含金属材料的方法，所述方法包括下列步骤：提供包含分散在至少一种溶剂中的颗粒的组合物，所述颗粒包含至少一种聚合物材料和至少一种金属基化合物；充分除去所述组合物中的溶剂；充分分解所述聚合物材料，从而使不含溶剂的颗粒转变为多孔含金属材料。

在本发明方法的另一示范性实施方案中，所述颗粒包括至少一种聚合物包封的金属基化合物、至少部分地涂布了所述至少一种金属基化合物的聚合物颗粒、或者它们的任意混合物，并且可以在基于溶剂的聚合反应中生产。

在本发明的另一示范性实施方案中，上述方法中的颗粒包含至少一种包封在聚合物壳或胶囊中的金属基化合物，并且其中所述颗粒可以如下制备：提供至少一种可聚合组分在至少一种溶剂中的乳状液、悬浮液或分散体；将至少一种金属基化合物加入到所述乳状液、悬浮液或分散体中；聚合所述至少一种可聚合的组分，从而形成所述聚合物包封的金属基化合物。