[发明专利]功能复合粒子及其制备方法

说明书

一种功能复合粒子及其制备方法。所述功能复合粒子(10)包括：内核(11)，该内核(11)由功能金属粒子构成，具有外表面(111)；以及壳层(12)，该壳层(12)为生物可相容陶瓷材料构成的物理气相沉积PVD陶瓷层，壳层(12)附着在内核(11)的外表面(111)，其中，壳层(12)为结晶结构从而允许内核(11)中的功能金属粒子的离子态经由晶界(121)缓释至壳层(12)外。通过PVD工艺将生物可相容陶瓷材料包裹在具有特定功能的功能金属粒子外表面(111)以形成功能复合粒子(10)，该功能复合粒子(10)中的功能金属粒子的离子态经由壳层(12)的晶界(121)实现缓释，从而延长了功能金属粒子的作用时间。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及功能复合粒子及其制备方法。

背景技术

生物可相容陶瓷(Biocompatible ceramics)不仅具有陶瓷的力学相容性和稳定性，同时与生物组织之间具有亲和性和生物活性，可用于与人体或动物体相关的生物、医用、化学等领域。但是，单一的生物可相容陶瓷在实际应用中存在着一定的局限性。例如，当生物可相容陶瓷应用于人工关节时，容易引发细菌感染，更严重地，会导致骨骼局部的并发症。

将具有特定功能的金属粒子与生物可相容陶瓷结合是一种解决上述生物可相容陶瓷局限性的思路。例如，专利CN10293614A在陶瓷原料中掺入定量的金属银粉末，在常氧或增氧环境下烧结形成能够释放银离子的陶瓷，达到一定的抗菌作用。但是，在陶瓷的烧结过程中，过高的温度会使金属银很难处在固定位置，造成金属银与陶瓷材料在成品中分布不均匀，并且高温状态下的银也容易被环境中的氧气氧化，丧失银离子的抗菌作用。此外，金属银与陶瓷材料之间的结合力较弱，在具体的使用过程中，银离子的释放时间相对较短，难以达到持久的抗菌效果。

因此，现有的生物可相容陶瓷还有改进的空间。

发明内容

为改善现有生物可相容陶瓷的性能，提高其生物安全性和特定功能性，本发明的目的之一在于提供一种功能复合粒子及其制备方法。

根据本发明的一实施例，一种功能复合粒子，其包括内核和壳层，该内核由功能金属粒子构成并具有一外表面；该壳层为生物可相容陶瓷材料构成的物理气相沉积PVD陶瓷层，该壳层附着在该内核的外表面，其中，该壳层为结晶结构从而允许该内核中的功能金属粒子的离子态能通过晶界缓释至该壳层外。

本发明的另一实施例提供了功能复合粒子的制备方法，其包括如下步骤：采用蒸发冷凝工艺将由功能金属粒子组成的固体金属块体放入坩埚中，经由加热蒸发到真空物理气相沉积PVD工艺炉中冷凝；对冷凝状态下的功能金属粒子的外表面采用PVD工艺沉积由生物可相容陶瓷材料构成的PVD陶瓷层。

本发明的另一实施例还提供了功能复合粒子的用途，其中该功能复合粒子用于涂覆金属、布料、陶瓷或塑料的表面或植入在金属、布料、陶瓷或塑料中。

在本发明实施例中，通过物理气相沉积PVD工艺将生物可相容陶瓷材料包裹在具有特定功能的功能金属粒子外表面，形成功能复合粒子，一方面功能复合粒子的这种包覆结构可以避免功能金属粒子被外界的氧气氧化，另一方面，功能金属粒子的离子态可经由壳层的晶界实现缓释，从而延长了功能金属粒子的作用时间。

附图说明

图1所示是根据本发明一实施例的一功能复合粒子的金相图像；

图2所示是根据本发明一实施例的另一功能复合粒子的金相图像；

图3所示是图1所示的功能复合粒子的金相图像的局部放大图像；

图4所示是根据本发明一实施例的功能复合粒子的结构示意图。

具体实施方式

为更好的理解本发明的精神，以下结合附图和具体实施例对本发明实施例提供的功能复合粒子作进一步详细说明。根据以下说明及权利要求书，本发明实施例的优点和特征将更清楚。