BaTiO 3 /Ca 10 （PO 4 ） 6 （OH） 2 纳米复合材料的可控制备及其陶瓷块体的性能研究
发布时间：2020-12-21 12:04
羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2,HA)是人体骨骼组织的主要无机组成成分,具有良好的生物相容性和骨传导能力,在硬组织的替代和填充方面获得了广泛的应用。骨矿物中HA主要以纳米尺寸的形式存在,相比常规的HA,它具有更好的生物相容性。骨具有压电效应,采用具有压电特性的物相成分进行骨移植,有利于诱导骨质的生长,BaTiO3(BT)陶瓷因具有优良的生物相容性和压电特性可作为压电活性组分使用。因此,BT/HA的纳米复合成为研究热点之一。目前,HA和BT的复合主要集中在粉体机械压制或涂层成型,然而这两种方法得到两相组分的复合只是混合或者镀膜,很难可控合成形貌不同的复合材料。大量的研究发现纳米材料的性能取决于其结构特点,如材料的形貌、尺寸和结构稳定性等。因此控制合成形貌、尺寸统一且结构稳定的纳米材料在一定程度上影响材料的各项性能,而BT/HA纳米复合材料的结构特点对电学、力学和生物性能的影响研究较少。基于此,本论文采用水热法成功的合成出不同组织形貌的BT/HA纳米复合材料结构单元:片状、棒状和球状等系列结构单元。完成了不同结构的形貌表征,测试对比了不同复合材料烧结之后陶瓷块体的电学、力学和生...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
论文的主要创新和贡献
1 绪论
1.1 引言
1.2 HA晶体结构
1.3 HA纳米材料的制备
3（BT）的晶体结构"> 1.4 BaTiO3（BT）的晶体结构
1.5 BT纳米材料的制备
1.6 BT/HA复合材料的制备
1.7 第一性原理计算及常用软件简介
1.8 本论文的选题及研究思路
1.9 研究目的及内容
1.9.1 研究目的
1.9.2 研究内容
2 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 制备方法
2.2.1 水热条件的介绍
2.2.2 制备流程
2.3 测试和表征方法
2.3.1 粉末X射线电子衍射（XRD）分析
2.3.2 扫描电子显微（SEM）分析
2.3.3 透射电子显微（TEM）分析
2.3.4 傅里叶红外光谱（IR）分析
2.3.5 X射线光电子能谱（XPS）分析
2.3.6 电学性能测试
2.3.7 力学性能测试
2.3.8 细胞毒理性测试
3 BT片/HA纳米颗粒复合材料的合成
3.1 引言
3.2 BT/HA纳米复合材料的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同组分比所得产物的结构及形貌
3.3.2 不同温度所得产物的结构及形貌
3.3.3 不同时间所得产物的结构及形貌
3.3.4 BT/HA片状纳米复合材料的生长机理分析
3.4 小结
4 BT棒状颗粒/HA纳米颗粒复合材料的合成
4.1 引言
4.2 实验合成过程
4.3 结果与讨论
4.3.1 BT纳米颗粒的合成
4.3.2 不同溶剂水热反应的结果
4.3.3 第一性原理分析
4.3.4 BT/HA纳米复合材料的电学性能
4.3.5 BT/HA纳米复合材料的力学性能
4.3.6 BT/HA纳米复合材料的细胞毒理性
4.4 小结
5 BT微球/HA纳米颗粒复合材料的合成
5.1 引言
5.2 合成过程
5.3 结果与讨论
5.3.1 BT微球的合成影响因素研究
5.3.2 不同温度所得BT/HA产物的XRD和IR分析
5.3.3 不同温度所得BT/HA产物的SEM分析
5.3.4 HA含量变化对BT/HA复合材料的影响
5.3.5 BT/HA球形纳米复合材料的TEM分析
5.3.6 BT/HA球形纳米复合材料的XPS分析
5.3.7 BT/HA球形纳米复合材料的生长机理
5.3.8 复合材料的电学性能分析
5.3.9 复合材料的力学性能分析
5.4 小结
6 BT纳米颗粒/HA纳米棒复合材料的合成
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 HA纳米棒的合成
6.2.2 BT/HA纳米复合材料的合成
6.3 结果与讨论
6.3.1 HA纳米棒的XRD、SEM和TEM分析
6.3.2 不同BT前驱体与HA比例对产物的影响
6.3.3 不同反应温度的对产物的影响
6.3.4 不同反应时间的对产物的影响
6.3.5 复合材料的TEM分析
6.3.6 复合材料的XPS分析
6.3.7 BT/HA棒状纳米复合材料的生长机理分析
6.3.8 复合材料的电学性能研究
6.3.9 复合材料的细胞毒理性
6.3.10 HA陶瓷块体的细胞毒理性
6.4 小结
7 总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读博士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛酸钡压电陶瓷涂层的生物相容性评价[J]. 马慧,徐国强,迪丽努尔·阿吉,魏琴,康雯,吴泽钰,茹菲亚·祖拉提,阿丽娜·阿布都吉力力,排黑尔丁·凯赛尔. 中国组织工程研究. 2015(03)
[2]羟基磷灰石/钛酸钡压电陶瓷涂层的体外细胞毒性[J]. 康雯,徐国强,迪丽努尔·阿吉,魏琴,马慧,李兆鹏,宋倩,茹菲娅·祖拉提,阿丽娜·阿布都吉力力,排黑尔丁·凯赛尔. 中国组织工程研究. 2014(34)
[3]骨缺损填充材料的研究进展[J]. 姚彪,尹宏. 中国中西医结合外科杂志. 2014(04)
[4]Dielectric and Ferroelectric Properties of BaTiO3 Nanofibers Prepared via Electrospinning[J]. Yan Wei,Yu Song,Xuliang Deng,Bing Han,Xuehui Zhang,Yang Shen,Yuanhua Lin. Journal of Materials Science & Technology. 2014(08)
[5]微弧氧化合成钛酸钡膜的生物活性[J]. 赵晓云,王新华. 材料研究学报. 2013(05)
[6]醇对低温水热合成四方相钛酸钡的影响[J]. 李军,李三喜,薛健,张明,杨殿来,张莹莹. 硅酸盐通报. 2013(02)
[7]纳米羟基磷灰石及其复合物修复骨缺损的研究与应用[J]. 张欣,孙红. 中国组织工程研究. 2012(34)
[8]四方相钛酸钡超细粉体的水热合成研究[J]. 刘春英,柳云骐,安长华,王槐平,周欣明,盖仕辉. 无机盐工业. 2012(03)
[9]纳米羟基磷灰石复合材料在硬组织工程领域中的应用研究[J]. 严涵,杨延慧,徐静,陈红,康晓梅,曾宪仕,王晓敏,陈晓浪,张志斌. 化学研究与应用. 2012(01)
[10]Urchin-like NiO Superstructures Prepared by Simple Thermal Decomposition Process[J]. Hua Jiao. Nano-Micro Letters. 2011(03)
博士论文
[1]BaTiO3陶瓷晶粒结构及尺寸效应的理论研究[D]. 方焯.华中科技大学 2010
本文编号：2929795
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
论文的主要创新和贡献
1 绪论
1.1 引言
1.2 HA晶体结构
1.3 HA纳米材料的制备
3（BT）的晶体结构"> 1.4 BaTiO3（BT）的晶体结构
1.5 BT纳米材料的制备
1.6 BT/HA复合材料的制备
1.7 第一性原理计算及常用软件简介
1.8 本论文的选题及研究思路
1.9 研究目的及内容
1.9.1 研究目的
1.9.2 研究内容
2 实验材料与方法
2.1 实验材料
2.2 制备方法
2.2.1 水热条件的介绍
2.2.2 制备流程
2.3 测试和表征方法
2.3.1 粉末X射线电子衍射（XRD）分析
2.3.2 扫描电子显微（SEM）分析
2.3.3 透射电子显微（TEM）分析
2.3.4 傅里叶红外光谱（IR）分析
2.3.5 X射线光电子能谱（XPS）分析
2.3.6 电学性能测试
2.3.7 力学性能测试
2.3.8 细胞毒理性测试
3 BT片/HA纳米颗粒复合材料的合成
3.1 引言
3.2 BT/HA纳米复合材料的合成
3.3 结果与讨论
3.3.1 不同组分比所得产物的结构及形貌
3.3.2 不同温度所得产物的结构及形貌
3.3.3 不同时间所得产物的结构及形貌
3.3.4 BT/HA片状纳米复合材料的生长机理分析
3.4 小结
4 BT棒状颗粒/HA纳米颗粒复合材料的合成
4.1 引言
4.2 实验合成过程
4.3 结果与讨论
4.3.1 BT纳米颗粒的合成
4.3.2 不同溶剂水热反应的结果
4.3.3 第一性原理分析
4.3.4 BT/HA纳米复合材料的电学性能
4.3.5 BT/HA纳米复合材料的力学性能
4.3.6 BT/HA纳米复合材料的细胞毒理性
4.4 小结
5 BT微球/HA纳米颗粒复合材料的合成
5.1 引言
5.2 合成过程
5.3 结果与讨论
5.3.1 BT微球的合成影响因素研究
5.3.2 不同温度所得BT/HA产物的XRD和IR分析
5.3.3 不同温度所得BT/HA产物的SEM分析
5.3.4 HA含量变化对BT/HA复合材料的影响
5.3.5 BT/HA球形纳米复合材料的TEM分析
5.3.6 BT/HA球形纳米复合材料的XPS分析
5.3.7 BT/HA球形纳米复合材料的生长机理
5.3.8 复合材料的电学性能分析
5.3.9 复合材料的力学性能分析
5.4 小结
6 BT纳米颗粒/HA纳米棒复合材料的合成
6.1 引言
6.2 实验部分
6.2.1 HA纳米棒的合成
6.2.2 BT/HA纳米复合材料的合成
6.3 结果与讨论
6.3.1 HA纳米棒的XRD、SEM和TEM分析
6.3.2 不同BT前驱体与HA比例对产物的影响
6.3.3 不同反应温度的对产物的影响
6.3.4 不同反应时间的对产物的影响
6.3.5 复合材料的TEM分析
6.3.6 复合材料的XPS分析
6.3.7 BT/HA棒状纳米复合材料的生长机理分析
6.3.8 复合材料的电学性能研究
6.3.9 复合材料的细胞毒理性
6.3.10 HA陶瓷块体的细胞毒理性
6.4 小结
7 总结与展望
总结
展望
参考文献
攻读博士期间的研究成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛酸钡压电陶瓷涂层的生物相容性评价[J]. 马慧,徐国强,迪丽努尔·阿吉,魏琴,康雯,吴泽钰,茹菲亚·祖拉提,阿丽娜·阿布都吉力力,排黑尔丁·凯赛尔. 中国组织工程研究. 2015(03)
[2]羟基磷灰石/钛酸钡压电陶瓷涂层的体外细胞毒性[J]. 康雯,徐国强,迪丽努尔·阿吉,魏琴,马慧,李兆鹏,宋倩,茹菲娅·祖拉提,阿丽娜·阿布都吉力力,排黑尔丁·凯赛尔. 中国组织工程研究. 2014(34)
[3]骨缺损填充材料的研究进展[J]. 姚彪,尹宏. 中国中西医结合外科杂志. 2014(04)
[4]Dielectric and Ferroelectric Properties of BaTiO3 Nanofibers Prepared via Electrospinning[J]. Yan Wei,Yu Song,Xuliang Deng,Bing Han,Xuehui Zhang,Yang Shen,Yuanhua Lin. Journal of Materials Science & Technology. 2014(08)
[5]微弧氧化合成钛酸钡膜的生物活性[J]. 赵晓云,王新华. 材料研究学报. 2013(05)
[6]醇对低温水热合成四方相钛酸钡的影响[J]. 李军,李三喜,薛健,张明,杨殿来,张莹莹. 硅酸盐通报. 2013(02)
[7]纳米羟基磷灰石及其复合物修复骨缺损的研究与应用[J]. 张欣,孙红. 中国组织工程研究. 2012(34)
[8]四方相钛酸钡超细粉体的水热合成研究[J]. 刘春英,柳云骐,安长华,王槐平,周欣明,盖仕辉. 无机盐工业. 2012(03)
[9]纳米羟基磷灰石复合材料在硬组织工程领域中的应用研究[J]. 严涵,杨延慧,徐静,陈红,康晓梅,曾宪仕,王晓敏,陈晓浪,张志斌. 化学研究与应用. 2012(01)
[10]Urchin-like NiO Superstructures Prepared by Simple Thermal Decomposition Process[J]. Hua Jiao. Nano-Micro Letters. 2011(03)
博士论文
[1]BaTiO3陶瓷晶粒结构及尺寸效应的理论研究[D]. 方焯.华中科技大学 2010
本文编号：2929795
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