生物复合材料CaSiO<,3>+B<,2>O<,3>+SrCO<,3>+CaF<,2>+ZnO/HA的制备及性能研究

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人工合成的羟基磷灰石(hydroxyapatite,简称HA)组成与脊椎动物骨和齿的无机成分十分相近,因此,具有良好的生物相容性,植入人体后能在界面上与骨形成很强的化学键合,引起了各国学者高度关注,是临床应用的主选材料之一。但是纯羟基磷灰石陶瓷是低强度脆性材料,只能应用于非承重部位,大大限制了其临床应用。因此,制备综合性能优越的复合生物材料是当今研究的重心和热点。本研究在湿法合成羟基磷灰石的基础上,把硅灰石、氧化硼、碳酸锶、氟化钙、氧化锌按一定比例添加到羟基磷灰石中,在无压烧结条件下制备出了CaSiO3+B2O3+SrCO3+CaF2+ZnO/HA生物复合材料;用XRD研究了其物相组成,用SEM观察了复合材料的形貌结构;为了解材料的力学性能,采用WDW-10型微机控制电子式万能试验机对材料的弯曲强度进行了测试;最后对材料的生物相容性进行了初步评价。本论文获得的具体结果如下:1.通过XRD、SEM研究,复合材料的主晶相是羟基磷灰石,硅灰石以玻璃相填充于羟基磷灰石晶粒构成的骨架结构间隙,增加了复合材料的强度,并夹杂有大量气孔和微裂纹。复合材料的弯曲强度高于单一羟基磷灰石材料的弯曲强度,达到了增强效果。2.氧化硼、氟化钙的引入可以明显降低复合材料的烧结温度,从而有效地阻止了羟基磷灰石高温(>1300℃)分解,有利于材料的力学性质。3.随着烧结温度的升高,复合材料的致密度也相应提高,气孔率下降,其结果是导致复合材料的弯曲强度随之提高。4.综合比较,硅灰石添加量为20%时,复合材料的抗弯曲强度最高,增强效果最佳。5.复合材料的增强机理是:(1)自增强;(2)饯余应力场增强;(3)晶须补强。6.复合材料的生物相容性评价初步结果显示:这种复合材料无细胞毒性:复合材料符合溶血试验标准,不具有溶血性。
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