硅酸钙生物陶瓷的制备工艺与生物活性研究

发布时间：2017-08-05 10:06

  本文关键词：硅酸钙生物陶瓷的制备工艺与生物活性研究

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【摘要】：硅酸钙（CaSiO3）陶瓷是一种近年来发现的具有良好生物活性的新型陶瓷。有着广泛的应用前景。但是，普通硅酸钙陶瓷难于烧结、力学性能差的缺陷限制了硅酸钙陶瓷在骨移植尤其是在承重骨移植方面的应用。为了改善硅酸钙陶瓷的力学性能，本文从纳米陶瓷技术与热压烧结技术两方面入手，着重讨论了纳米粉体的制备工艺，陶瓷的热压烧结工艺和后期对陶瓷试样的生物活性检测与评价。 以硝酸钙（CaNO3·6H2O）和正硅酸乙酯（Si(OC2H5)4）为原料，利用溶胶-凝胶法制备纳米硅酸钙粉体，研究了制备过程中的热处理温度及热处理时间对粉体晶相及粉体颗粒尺寸的影响。以热压烧结设备对制备的粉体进行烧结，研究了烧结过程中烧结温度、保温时间以及烧结压力等因素对陶瓷性能的影响。对制备的陶瓷试样进行体外生物活性测试，研究了硅酸钙生物陶瓷对类骨羟基磷灰石的诱导能力。 研究结果表明：不同的热处理温度及时间对粉体的晶相和形貌影响较大，，干凝胶粉体在880℃，保温时间1小时时热处理所得的粉体颗粒较为均匀，为直径30纳米、长度50纳米左右的短棒状结构。在950℃，烧结压力35MPa，保温时间20分钟时制备了力学性能比较好的硅酸钙陶瓷，其抗压强度达到241MPa，硬度660Hv。在对试样进行体外活性测试时，三天后试样表面就出现了羟基磷灰石膜层，15天内膜层的厚度一直在增加，表明这种高强度的硅酸钙陶瓷具有良好的生物活性。
【关键词】：硅酸钙 纳米粉体 溶胶-凝胶法 热压烧结 力学性能 生物活性
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ174.1;R318.08
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-24
• 1.1 生物医用材料概述8-11
• 1.1.1 生物医用材料的概念和分类8-10
• 1.1.2 生物医用材料的应用和发展现状10-11
• 1.1.3 生物医用材料的发展趋势11
• 1.2 生物陶瓷材料概述11-13
• 1.2.1 生物陶瓷材料的发展及研究现状11-13
• 1.2.2 硅酸钙陶瓷的特点和应用13
• 1.3 纳米陶瓷技术简介13-18
• 1.3.1 纳米陶瓷技术的发展及研究现状13-14
• 1.3.2 纳米技术在生物材料中的应用14-15
• 1.3.3 纳米陶瓷技术机理15-18
• 1.4 陶瓷烧结理论简述18-21
• 1.4.1 烧结理论的发展过程18-20
• 1.4.2 热压烧结的原理20-21
• 1.5 本课题的研究背景与方案21-22
• 1.6 本课题的目的与意义22-24
• 第二章 硅酸钙陶瓷的制备与性能研究24-36
• 2.1 实验原料与设备24-25
• 2.1.1 实验中常用的原料24
• 2.1.2 实验中常用的设备24-25
• 2.2 硅酸钙粉体的制备25-26
• 2.3 硅酸钙陶瓷的烧结26-29
• 2.4 陶瓷的生物相容性测试29-32
• 2.4.1 陶瓷试样的处理29-30
• 2.4.2 模拟体液的配置30-32
• 2.5 硅酸钙粉体和硅酸钙陶瓷的性能测试32-36
• 2.5.1 X-射线衍射分析32-33
• 2.5.2 差热-热重分析33
• 2.5.3 粉体与陶瓷试样的形貌分析33
• 2.5.4 能谱分析33
• 2.5.5 抗弯强度测试33-34
• 2.5.6 硬度测试34-35
• 2.5.7 密度测试35-36
• 第三章 实验结果与分析36-47
• 3.1 焙烧对粉体的影响36-41
• 3.1.1 焙烧温度对粉体的影响36-38
• 3.1.2 焙烧时间对粉体的影响38-40
• 3.1.3 硅酸钙凝胶的成胶机理40-41
• 3.2 陶瓷的烧结41-47
• 3.2.1 陶瓷烧结温度的确定41-44
• 3.2.2 陶瓷保温时间的确定44-45
• 3.2.3 陶瓷烧结压力的确定45-47
• 第四章 陶瓷的体外性能测试47-56
• 4.1 体外性能测试的目的和意义47
• 4.2 羟基磷灰石的形成机制47-48
• 4.3 模拟体液中的培养实验48-56
• 4.3.1 培养前的试样形貌分析48-50
• 4.3.2 培养 3 天后的表面形貌分析50-51
• 4.3.3 培养 7 天后的形貌分析51-53
• 4.3.4 培养 15 天后的形貌分析53-56
• 结论56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 李春花,娄彦良;pH值对ZrO_2粉体的收得率、晶体结构和粒度的影响[J];功能材料;2000年02期

2 孙尧,周刚;纳米陶瓷及其应用前景[J];化工新型材料;2001年07期

3 秦祥;;生物陶瓷的应用和发展[J];内蒙古石油化工;2009年01期

4 刘喜春;;骨植入材料的应用及发展前景[J];中国医药技术经济与管理;2007年05期

5 田丰,成国祥,刘长军,陈世谦;骨组织损伤修复生物医用材料的研究进展[J];医疗卫生装备;2005年02期

6 岳秀艳;史廷春;;生物材料的生物制造成形方法[J];自然科学进展;2008年04期

本文编号：624307