本發明專利技術公開了一種高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置及方法，裝置主體部分是多元素摻雜鈣磷的高通量電沉積陣列，其中包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列。本發明專利技術實現了在同一溫度、酸堿度環境條件下，通過控制各種待摻雜鈣磷元素的具體摻入量及配比，使摻雜后的鈣磷得到不同的性能，其中包括理化性能、抗菌性和生物相容性；并根據其不同性能之間的協同效應，對多元素摻雜鈣磷的摻雜比例進行系統高效的高通量篩選及優化。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及生物醫學材料研究，尤其是高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置及方法。
技術介紹
鈣磷是人體骨的主要無機成分，具有優異的生物相容性和生物活性，同時，研究表明骨骼成分除了鈣、磷外，還有鎂、鈉、氫氧根離子和其他一些微量元素，為了得到性能更加優異且與自然骨中無機成分更為相似的骨植入材料，鈣磷的摻雜在國內外被廣泛關注并已成為生物材料科學的研究熱點。近年來，眾多學者研究了微量元素摻雜鈣磷的過程，不同微量元素的摻入，會使鈣磷具備不同的性能，其中包括理化性能，抗菌性能和生物相容性等。但是迄今為止，摻雜鈣磷的研究多限于單元素的摻雜，多元素摻雜鈣磷也只限于非批量的制備，涉及的制備工藝冗雜繁復，耗費太多人力物力，所以我們需要一種可以一次性、大批量制備多元素摻雜鈣磷的設備及方法。
技術實現思路
本專利技術的一種用于高通量制備多元素摻雜鈣磷的方法，其中涉及的裝置可產生不同的電流信號，優化各種待摻雜鈣磷元素的具體摻入量和相互配比為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種高通量制備多元素摻雜鈣磷電沉積陣列裝置，主體部分是為研究多元素摻雜鈣磷的制備所提供的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列；多個5～100ml容量的管狀容器固定在平滑的導電金屬底板05
上，形成管狀陣列布局，構成能夠容納不同濃度和組分電解液的電解槽陣列02；工作電極陣列03連接在上述的導電金屬底板上，并將電信號發生裝置01負極與底板連接；各個電解槽上部懸置有一對電極，各個對電極采用并聯方式并與電信號發生裝置01正極連接，構成對電極陣列04；工作電極和對電極之間的距離為1～5cm。所述容納不同濃度和組分電解液的電解槽呈m×n陣列布局，其中：m和n為1～20的自然數。所述對電極為惰性材料電極。所述惰性材料可以是鈦，鉑，石墨，金，銀之一。所述導電金屬為以下材料之一：鈦及其合金，鎳及其合金，不銹鋼，鎂合金，鈷基合金。本專利技術的另一目的是采用以上設備高通量制備多元素摻雜鈣磷的方法。其手段為：一種高通量制備多元素摻雜鈣磷的方法，包含如下步驟：A.將鈣鹽、磷酸鹽、待摻雜的陽離子鹽和陰離子鹽按照不同的摩爾比例配置成不同濃度的電解液并加入高通量裝置的電解槽陣列中；所述電解液中磷酸根離子濃度為1～10mmol/L，鈣離子濃度為1～10mmol/L，待摻雜陽離子為1～20mmol/L，待摻雜陰離子濃度為1～15mmol/L；B.在高通量電沉積陣列中進行電化學沉積5～100次；所述的參數為：電流為1～10mA，時間為200～1000s。所述的陽離子可以是鋅離子，鎂離子，鍶離子，銅離子，銀離子，鋰離子，鉀離子，鈉離子，鐵離子。所述的陰離子可以是氟離子，氫氧根離子，氯離子，硒酸根離子，亞硒酸
根離子，硅酸根離子，硫酸根離子。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：1.該裝置和方法實現了鈣磷多變量，多組分的一次性批量制備。2.該裝置和方法實現了鈣磷中不同微量元素摻入量和配比的宏觀調控，從而實現對多元素摻雜鈣磷性能的高通量篩選及優化，節約了人力、物力和實驗成本，提高了工作效率。附圖說明圖1本專利技術裝置的內部結構示意圖。圖中：01-電信號發生裝置，02-電解槽陣列，03-工作電極陣列，04-對電極陣列，05-導電金屬底板具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步的詳述。實施例1高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，主體部分是多元素摻雜鈣磷涂層的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列。電解槽陣列02是由5ml容量的管狀容器按照4×4陣列布局固定在平滑的05純鈦底板上，用來容納不同濃度、不同組分的電解液。工作電極陣列03由純鈦構成，放置在每個電解槽底部，并通過上述的純鈦底板支撐和傳導電流；每個電解槽中安裝一個鉑電極，鉑電極之間采用并聯方式，作為對電極陣列04；工作電極和對電極之間的距離為1cm。高通量制備多元素摻雜鈣磷的具體方法：A.將鈣鹽、磷酸鹽、鋅離子鹽和氟離子鹽按照不同的摩爾比例配置成不同濃度的電解液并加入高通量裝置的電解槽陣列中；電解液中磷酸根離子濃度為1mmol/L，鈣離子濃度為1mmol/L，鋅離子為1mmol/L，氟離子濃度為1mmol/L；B.在高通量電沉積陣列中進行電化學沉積5次；所述的參數為：電流為1mA，脈寬200s實施例2高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，主體部分是多元素摻雜鈣磷涂層的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列。電解槽陣列是由100ml容量的管狀容器按照20×10陣列布局固定在平滑的鈦合金底板上，用來容納不同濃度、不同組分的電解液。工作電極陣列由鈦合金構成，放置在每個電解槽底部，并通過上述的鈦合金底板支撐和傳導電流；每個電解槽中安裝一個鉑電極，鉑電極之間采用并聯方式，作為對電極陣列；工作電極和對電極之間的距離為5cm。高通量制備多元素摻雜鈣磷的具體方法：A.將鈣鹽、磷酸鹽、鋅離子鹽和氟離子鹽按照不同的摩爾比例配置成不同濃度的電解液并加入高通量裝置的電解槽陣列中；電解液中磷酸根離子濃度為10mmol/L，鈣離子濃度為10mmol/L，鋅離子為20mmol/L，氟離子濃度為15mmol/L；B.在高通量電沉積陣列中進行電化學沉積100次；所述的參數為：電流為10mA，脈寬1000s實施例3高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，主體部分是多元素摻雜鈣磷涂層的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列。電解槽陣列是由50ml容量的管狀容器按照4×10陣列布局固定在平滑的鈦合金底板上，用來容納不同濃度、不同組分的電解液。工作電極陣列由鈦合金構成，放置在每個電解槽底部，并通過上述的鈦合金底板支撐和傳導電流；每個電解槽中安裝一個鉑電極，鉑電極之間采用并聯方式，作為對電極陣列；工作電極和對電極之間的距離為3cm。高通量制備多元素摻雜鈣磷的具體方法：A.將鈣鹽、磷酸鹽、鎂離子鹽和氫氧根離子鹽按照不同的摩爾比例配置成不同濃度的電解液并加入高通量裝置的電解槽陣列中；電解液中磷酸根離子濃度為5mmol/L，鈣離子濃度為5mmol/L，鎂離子為5mmol/L，氫氧根離子濃度為5mmol/L；B.在高通量電沉積陣列中進行電化學沉積50次；所述的參數為：電流為5mA，脈寬500s實施例4高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，主體部分是多元素摻雜鈣磷涂層的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列。電解槽陣列是由50ml容量的管狀容器按照4×10陣列布局固定在平滑的鈦合金底板上，用來容納不同濃度、不同組分的電解液。工作電極陣列由鈦合金構成，放置在每個電解槽底部，并通過上述的鈦合金底板支撐和傳導電流；每個電解槽中安裝一個石墨電極，石墨電極之間采用并聯方式，作為對電極陣列；工作電極和對電極之間的距離為3cm。高通量制備多元素摻雜鈣磷的具體方法：A.將鈣鹽、磷酸鹽、鎂離子鹽和氫氧根離子鹽按照不同的摩爾比例配置成不同濃度的電解液并加入高通量裝置的電解槽陣列中；電解液中磷酸根離子濃度為3mmol/L，鈣離子濃度為5mmol/L，鎂離子為5mmol/L，氫氧根離子濃度為5mmol/L；B.在高通量電沉積陣列中進行電化學沉積50次；所述的參數為：電流為5mA，脈寬500s實本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種高通量制備多元素摻雜鈣磷電沉積陣列裝置，其特征在于,主體部分是為研究多元素摻雜鈣磷的制備所提供的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列；多個5～100ml容量的管狀容器固定在平滑的導電金屬底板(05)上，形成管狀陣列布局，構成能夠容納不同濃度和組分電解液的電解槽陣列(02)；工作電極陣列(03)連接在上述的導電金屬底板上，并將電信號發生裝置(01)負極與底板連接；各個電解槽上部懸置有一對電極，各個對電極采用并聯方式并與電信號發生裝置01正極連接，構成對電極陣列(04)；工作電極和對電極之間的距離為1～5cm。
【技術特征摘要】
1.一種高通量制備多元素摻雜鈣磷電沉積陣列裝置，其特征在于,主體部分是為研究多元素摻雜鈣磷的制備所提供的高通量電沉積陣列，包括電解槽陣列、工作電極陣列和對電極陣列；多個5～100ml容量的管狀容器固定在平滑的導電金屬底板(05)上，形成管狀陣列布局，構成能夠容納不同濃度和組分電解液的電解槽陣列(02)；工作電極陣列(03)連接在上述的導電金屬底板上，并將電信號發生裝置(01)負極與底板連接；各個電解槽上部懸置有一對電極，各個對電極采用并聯方式并與電信號發生裝置01正極連接，構成對電極陣列(04)；工作電極和對電極之間的距離為1～5cm。2.根據權利要求1所述的高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，其特征在于，所述容納不同濃度和組分電解液的電解槽呈m×n陣列布局，其中：m和n為1～20的自然數。3.根據權利要求1所述的高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，其特征在于，所述對電極為惰性材料電極。4.根據權利要求3所述的高通量制備多元素摻雜鈣磷的裝置，所述的惰性材料可以是鈦，鉑，石墨，金，銀之一。5.根據權利要求3所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：魯雄，閭晨，謝超鳴，王科鋒，
申請(專利權)人：西南交通大學，
類型：發明
國別省市：四川;51
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