开孔泡沫锌作为一种新型可降解生物材料,近年来逐渐成为生物材料研究领域的热点。但目前有关开孔泡沫锌材料制备工艺和性能方面的研究较少,因此,探究开孔泡沫锌材料的制备工艺及最佳工艺参数,明确其孔隙结构对力学性能和耐蚀性能的影响规律,对其在生物材料领域的开发和应用具有重要意义。本文采用自主设计的真空渗流铸造装置,成功制备出了具有不同孔隙结构的开孔泡沫锌材料。采用扫描电镜对开孔泡沫锌的孔隙形貌进行了表征和检测;通过压缩实验分析了开孔泡沫锌的压缩变形机理及孔隙基本参量对压缩性能的影响,研究了不同梯度结构开孔泡沫锌的力学性能;通过模拟体液浸泡实验对开孔泡沫锌的腐蚀速率和降解行为进行了评价。研究结果表明:制备开孔泡沫锌的优化工艺为:球形氯化钙预制体烧结温度为680～720℃,升温速度2℃/min,恒温烧结5 h,随后自然冷却,烧结阶段压重质量随预制体颗粒大小在0.3～0.8 kg范围内变化。真空渗流铸造制备开孔泡沫锌的工艺参数为:真空度为-0.090～-0.098 MPa,渗流温度为580～620℃,渗流压力为0.5～0.6 MPa,渗流加压时间5 min。通过调整预制体烧结工艺和渗流工艺参数,可制备出孔径在1.0～4.5 mm范围内变化、孔隙率在55%～70%范围内变化的开孔泡沫锌。开孔泡沫锌孔形状呈近球形、结构完整、分布均匀,为开孔结构,孔隙结构三维连接良好,与人体松质骨的多孔结构匹配程度较高。压缩试验表明,所制备开孔泡沫锌材料的弹性模量为0.4～1.8 GPa,抗压强度为6.0～14.8 MPa。其弹性模量与松质骨相匹配,抗压强度高于松质骨,符合松质骨的要求。其压缩应力—应变曲线可分为三个阶段:弹性变形阶段、应力平台阶段和密实化阶段。其中,塑性变形阶段孔的细观失效形式主要为孔棱的拉断、剪断和孔壁弯曲褶皱后撕裂,局部塌陷是开孔多孔锌的主要压缩变形模式。影响开孔泡沫锌压缩性能的主要因素为孔隙率。随着材料孔隙率的增加,开孔泡沫锌的抗压强度、弹性模量均降低,平台应力下降,应力平台延长。孔径对开孔泡沫锌的压缩性能影响不大。梯度孔径开孔泡沫锌的力学性能相较于单一孔径开孔泡沫锌有一定提高,随着小孔径层厚度的增加,其弹性模量和抗压强度均降低。径向梯度开孔泡沫锌与人骨结构相似,实现了高孔隙率和高力学性能的结合,有效地解决了孔隙率与抗压强度之间的矛盾,具有成为新型骨组织修复材料的潜力。模拟体液浸泡试验表明,开孔泡沫锌在模拟体液溶液中显示出良好的耐蚀性能。尽管随着孔隙率的增加,开孔泡沫锌的耐蚀性降低,但孔隙率为66%的开孔泡沫锌的每日平均溶解Zn量约为2.5 mg/day,仍然远低于人体的耐受极限。此外,开孔泡沫锌在浸泡试验中可以有效诱导Ca-P沉积,显示出良好的生物活性。