自从1971年Hench发明生物活性玻璃以来,许多钙-硅基生物活性陶瓷和玻璃作为骨修复替换材料得到广泛研究。其中,β相硅酸二钙（β-Ca₂SiO₄）不仅具有良好的生物活性、降解性和细胞相容性,还具有水硬性的特点,有望成为一种性能优良的骨修复替换材料。但β-Ca₂SiO₄在常温下是介稳相,传统工艺制备β-Ca₂SiO₄需通过掺加稳定剂,并且需要高温煅烧法急冷才能获得,存在能耗高、耗时长的缺点。本文以β-Ca₂SiO₄为研究对象,分别采用传统烧结工艺和微波烧结工艺制备β-Ca₂SiO₄陶瓷,考察了原料、烧结温度、稳定剂含量等因素对β-Ca₂SiO₄陶瓷合成的影响,并通过模拟体液浸泡实验考察了微波烧结工艺制备β-Ca₂SiO₄陶瓷的生物活性。具体研究内容和结果如下:1.采用传统工艺制备β-Ca₂SiO₄陶瓷,考察了稳定剂（磷酸三钙）和烧结温度对合成的影响。结果表明,稳定剂是β-Ca₂SiO₄在常温下稳定的主要原因,β-Ca₂SiO₄的稳定性随着稳定剂含量的增加而增加,不加稳定剂时β-Ca₂SiO₄易向常温稳定的γ相转化。稳定剂加入量超过1%极限固溶度,介稳相β-Ca₂SiO₄向高温相α’L-Ca₂SiO₄转化。在掺加稳定剂的前提下,传统工艺制备β-Ca₂SiO₄陶瓷的烧结温度低于1340℃时,β-Ca₂SiO₄不能稳定存在而向γ-Ca₂SiO₄转化;烧结温度高于1340℃时β-Ca₂SiO₄能稳定存在,随着烧结温度的升高,β-Ca₂SiO₄陶瓷的气孔率和孔径减小,陶瓷致密度逐渐增加,陶瓷表面趋于光滑。2.将喷雾干燥与微波烧结相结合,发明了一种制备β-Ca₂SiO₄陶瓷的新工艺。新工艺中β-Ca₂SiO₄陶瓷的合成温度降低至900℃,合成时间仅需30分钟,具有快速、节能、高效的特点。β-Ca₂SiO₄陶瓷合成时,稳定剂的加入与否不再是β-Ca₂SiO₄常温稳定存在的唯一因素,材料的纳米效应和微波的非热效应对β-Ca₂SiO₄常温稳定存在起了至关重要的作用,不加稳定剂同样可使β-Ca₂SiO₄稳定存在而不向γ相转变。与传统烧结工艺一样,随着稳定剂加入量超过1%极限固溶度,介稳相β-Ca₂SiO₄亦可向高温相α’L-Ca₂SiO₄转化。3.经模拟体液浸泡,采用新工艺制备的β-Ca₂SiO₄陶瓷表面能诱导球状羟基磷灰石晶体的沉积,表明β-Ca₂SiO₄陶瓷具有优良的体外生物活性。从以上研究结果可见,与传统工艺相比较,采用新工艺成功制备β-Ca₂SiO₄陶瓷,能显著降低合成温度、缩短合成所需时间,并减少对稳定剂的要求,具有快速、节能、高效的特点,所制备的β-Ca₂SiO₄陶瓷具有优良的生物活性。