低温常压烧结法制备CF/Mg-nHA涂层/Mg-nHA复合材料的研究
发布时间：2021-08-10 12:33
本课题源于导师的陕西省自然科学基础研究计划项目“碳纤维/原位生长纳米HA协同强韧HA复合材料的研究（2014JM6233）”和陕西科技大学学术骨干培育计划项目（XSGP201208）,是国家自然科学基金面上项目（51072107）的延续工作,具体内容如下:羟基磷灰石（HA）是人体骨组织的主要无机组成成分,具有良好的生物活性和生物相容性,同时可以有效地诱导骨生长,在植入后与人体原本的骨组织形成良好的结合,是一种具有很大潜力的骨修复和替代生物材料。但HA脆性大、韧性差等力学性能不足,采用碳纤维（CF）作为增强体对其进行增强增韧,有望较大幅度地提高、改善复合材料的综合力学性能。但在制备复合材料时可能存在CF的氧化损坏以及热膨胀系数不匹配等问题。本课题通过离子掺杂水热合成法制备具有较好烧结性能的镁离子掺杂纳米羟基磷灰石（Mg-nHA）;同时在碳纤维表面电沉积Mg-nHA涂层后,采用离子掺杂水热合成法制备具有Mg-nHA涂层的CF复合Mg-n HA粉体,基于Mg-nHA粉体的热稳定和烧结性能特点,在低于文献报道的HA基复合材料的常用烧结温度下,常压烧结法制备具有良好界面结合的CF/Mg-nHA涂...
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 生物材料概述
1.1.1 生物材料的分类与发展
1.1.2 骨修复材料
1.1.3 人工骨材料
1.2 羟基磷灰石概述
1.2.1 羟基磷灰石的晶体结构
1.2.2 羟基磷灰石的研究现状
1.3 碳纤维增强羟基磷灰石复合材料
1.3.1 碳纤维及复合材料概述
1.3.2 碳纤维增强羟基磷灰石复合材料的制备方法
1.3.3 碳纤维表面HA涂层的制备
1.4 羟基磷灰石的制备及改性
1.4.1 羟基磷灰石制备方法
1.4.2 羟基磷灰石的掺杂
1.4.3 镁掺杂羟基磷灰石
1.5 本课题研究目的、意义及研究内容
2 实验方法
2.1 实验材料与仪器
2.2 nHA及Mg-nHA粉体的制备
2.3 CF表面Mg-nHA涂层的制备
2.4 CF增强HA复合材料的制备
2.5 样品的表征方法
2.5.1 物相与结构表征
2.5.2 模拟体液浸泡实验
3 水热合成工艺条件对nHA的影响
3.1 水热合成温度对nHA的影响
3.2 水热合成时间对nHA的影响
3.3 添加剂对nHA的影响
3.3.1 不同添加剂对制备nHA的影响
3.3.2 水热合成时间对添加柠檬酸钠制备nHA的影响
3.4 CF复合nHA粉体的制备
3.5 本章小结
4 Mg掺杂对nHA的影响
4.1 Mg-nHA粉体的制备
4.1.1 样品的XRD与FTIR分析
4.1.2 水热合成温度对Mg-nHA的影响
4.1.3 pH对Mg-nHA制备的影响
4.2 不同Mg掺杂含量的Mg-nHA的制备
4.2.1 Mg掺杂含量对Mg-n HA的影响
4.2.2 Mg-nHA的TG-DSC分析
4.3 Mg-nHA的生物活性测试
4.3.1 Mg掺杂对HA生物活性的影响
4.3.2 不同Mg掺杂含量对Mg-nHA生物活性的影响
4.4 不同烧结温度下Mg-n HA的性能研究
4.5 本章小结
5 CF/Mg-n HA涂层/Mg-nHA复合材料的制备
5.1 CF表面Mg-nHA涂层的制备与表征
5.1.1 不同电解液浓度对Mg-nHA涂层的影响
5.1.2 不同电沉积时间对Mg-nHA涂层的影响
5.2 低温常压烧结制备CF/Mg-n HA涂层/Mg-nHA复合材料
5.2.1 Mg-nHA对复合材料的影响
5.2.2 CF含量对CF/Mg-nHA复合材料的影响
5.2.3 CF长度对CF/Mg-nHA复合材料的影响
5.2.4 Mg-nHA涂层CF增强Mg-nHA的制备与表征
5.3 本章小结
6 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]负离子配位多面体生长基元模型及其在晶体生长中的应用[J]. 张学华,罗豪甦,仲维卓. 中国科学E辑:技术科学. 2004(03)
[2]骨组织修复材料和技术[J]. 马东洋,薛振恂,毛天球. 国外医学.生物医学工程分册. 2004(01)
[3]致密羟基磷灰石（HA）生物陶瓷烧结行为和力学性能[J]. 储成林,朱景川,尹钟大,王世栋. 功能材料. 1999(06)
[4]关于负离子配位多面体生长基元模型[J]. 施尔畏,仲维卓,华素坤,元如林,王步国,夏长泰,李汶军. 中国科学E辑:技术科学. 1998(01)
[5]水热法的应用与发展[J]. 施尔畏,夏长泰,王步国,仲维卓. 无机材料学报. 1996(02)
[6]碳纤维及其复合材料[J]. 王茂章. 新型碳材料. 1989(04)
博士论文
[1]羟基磷灰石晶粒/粒子的水热控制合成[D]. 张海斌.中南大学 2011
硕士论文
[1]改性碳纤维/羟基磷灰石复合材料的制备及性能研究[D]. 孟秀娟.辽宁工业大学 2015
本文编号：3334070
【文章来源】：陕西科技大学陕西省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 绪论
1.1 生物材料概述
1.1.1 生物材料的分类与发展
1.1.2 骨修复材料
1.1.3 人工骨材料
1.2 羟基磷灰石概述
1.2.1 羟基磷灰石的晶体结构
1.2.2 羟基磷灰石的研究现状
1.3 碳纤维增强羟基磷灰石复合材料
1.3.1 碳纤维及复合材料概述
1.3.2 碳纤维增强羟基磷灰石复合材料的制备方法
1.3.3 碳纤维表面HA涂层的制备
1.4 羟基磷灰石的制备及改性
1.4.1 羟基磷灰石制备方法
1.4.2 羟基磷灰石的掺杂
1.4.3 镁掺杂羟基磷灰石
1.5 本课题研究目的、意义及研究内容
2 实验方法
2.1 实验材料与仪器
2.2 nHA及Mg-nHA粉体的制备
2.3 CF表面Mg-nHA涂层的制备
2.4 CF增强HA复合材料的制备
2.5 样品的表征方法
2.5.1 物相与结构表征
2.5.2 模拟体液浸泡实验
3 水热合成工艺条件对nHA的影响
3.1 水热合成温度对nHA的影响
3.2 水热合成时间对nHA的影响
3.3 添加剂对nHA的影响
3.3.1 不同添加剂对制备nHA的影响
3.3.2 水热合成时间对添加柠檬酸钠制备nHA的影响
3.4 CF复合nHA粉体的制备
3.5 本章小结
4 Mg掺杂对nHA的影响
4.1 Mg-nHA粉体的制备
4.1.1 样品的XRD与FTIR分析
4.1.2 水热合成温度对Mg-nHA的影响
4.1.3 pH对Mg-nHA制备的影响
4.2 不同Mg掺杂含量的Mg-nHA的制备
4.2.1 Mg掺杂含量对Mg-n HA的影响
4.2.2 Mg-nHA的TG-DSC分析
4.3 Mg-nHA的生物活性测试
4.3.1 Mg掺杂对HA生物活性的影响
4.3.2 不同Mg掺杂含量对Mg-nHA生物活性的影响
4.4 不同烧结温度下Mg-n HA的性能研究
4.5 本章小结
5 CF/Mg-n HA涂层/Mg-nHA复合材料的制备
5.1 CF表面Mg-nHA涂层的制备与表征
5.1.1 不同电解液浓度对Mg-nHA涂层的影响
5.1.2 不同电沉积时间对Mg-nHA涂层的影响
5.2 低温常压烧结制备CF/Mg-n HA涂层/Mg-nHA复合材料
5.2.1 Mg-nHA对复合材料的影响
5.2.2 CF含量对CF/Mg-nHA复合材料的影响
5.2.3 CF长度对CF/Mg-nHA复合材料的影响
5.2.4 Mg-nHA涂层CF增强Mg-nHA的制备与表征
5.3 本章小结
6 结论与展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]负离子配位多面体生长基元模型及其在晶体生长中的应用[J]. 张学华,罗豪甦,仲维卓. 中国科学E辑:技术科学. 2004(03)
[2]骨组织修复材料和技术[J]. 马东洋,薛振恂,毛天球. 国外医学.生物医学工程分册. 2004(01)
[3]致密羟基磷灰石（HA）生物陶瓷烧结行为和力学性能[J]. 储成林,朱景川,尹钟大,王世栋. 功能材料. 1999(06)
[4]关于负离子配位多面体生长基元模型[J]. 施尔畏,仲维卓,华素坤,元如林,王步国,夏长泰,李汶军. 中国科学E辑:技术科学. 1998(01)
[5]水热法的应用与发展[J]. 施尔畏,夏长泰,王步国,仲维卓. 无机材料学报. 1996(02)
[6]碳纤维及其复合材料[J]. 王茂章. 新型碳材料. 1989(04)
博士论文
[1]羟基磷灰石晶粒/粒子的水热控制合成[D]. 张海斌.中南大学 2011
硕士论文
[1]改性碳纤维/羟基磷灰石复合材料的制备及性能研究[D]. 孟秀娟.辽宁工业大学 2015
本文编号：3334070
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3334070.html
