本文主要研究内容
作者刘庆瑶（2019）在《CF及MF增强（Mg掺杂）HA复合材料的研究》一文中研究指出：羟基磷灰石(Ca10（PO4）6（OH）,HA)是人体骨组织的主要无机成分,由于其良好的生物相容性,使其成为骨组织工程应用中理想的骨修复或替代材料。HA接近于骨骼中的无机矿物质,但其在形态、结构和组成上与人体骨差异较大且力学性能指标与人体骨不匹配,特别是较大的脆性限制了其在承重部位骨修复材料领域的广泛应用。通过引入增强体（莫来石纤维（MF）和碳纤维（CF））、基体掺杂改性（Mg掺杂HA）来制备HA基复合材料,能够获得组成与骨矿物质类似、性能与人体承重骨匹配的复合材料。本课题采用水热合成法制备了MF和HA复合粉体（MF-HA）、镁掺杂HA粉体（Mg-HA）,通过传统烧结和SPS烧结法获得了MF增强HA复合材料（MF/HA）和CF增强Mg-HA复合材料（CF/Mg-HA）。具体的研究内容和结果如下:（1）采用常压和热压烧结法制备了MF/HA复合材料。研究了烧结工艺对复合材料物相组成、微观形貌、力学性能和生物活性的影响,明确了复合材料的烧结行为和断裂模式。结果表明,常压烧结制备的MF/HAp在烧结过程中发生了化学反应并形成大量硅酸盐相。随MF含量的增加,MF/HAp复合材料的力学性能下降,但脆性断裂得到缓解;随烧结温度的升高,复合材料的力学性能增加,硬度和弯曲强度为191.87±12.11 HV和15.96±1.09 MPa,但脆性断裂更加明显。热压烧结下的MF/HAh复合材料主要由HA组成。随烧结时间的延长,MF/HAh硬度先增加后降低。压缩强度和模量呈现增加趋势,分别达到131.04±3.25 MPa和0.350±0.023 GPa,是MF/HAp的7.3和15.19倍。复合材料断裂模式从沿晶断裂转变为穿晶断裂,使其韧性得到提高,断裂韧性为1.38±0.08 MPa·m0.5,较纯HA陶瓷材料提高了约38%。此外,SBF实验表明,相同的浸泡时间下组织疏松的MF/HAp复合材料生物活性优于组织致密的MF/HAh复合材料,但随着浸泡时间的延长,MF/HAh中的HA有助于诱导磷灰石的形成,使得其生物活性优于MF/HAp。（2）采用水热合成法制备了不同掺杂含量的Mg-HA粉体,研究了Mg掺杂对HA晶体形貌、结构和烧结性能等方面的影响。HA晶粒形貌为六棱柱状,随着Mg含量的增加,形貌过渡为纳米短棒状,晶粒的长度和宽度从100和30 nm降低到50和20 nm左右。当掺杂含量为20%,纳米晶粒出现团聚。XRD结果显示随着Mg含量增加,衍射峰宽化且峰强逐渐降低,表明Mg取代部分Ca位点并进入HA的晶格。晶格常数a和c数值下降,分别为9.5353?和6.9456?,晶胞体积减小为546.905 nm3。（3）采用常压和放电等离子体烧结法（SPS）制备了Mg-HAp和CF/Mg-HA复合材料,探索了掺杂含量和烧结条件对复合材料生物力学性能的影响。结果表明,掺杂含量为10%时,1Mg-HA晶粒的融合效果和组织均匀性较优。随着Mg含量的增加,Mg-HAp硬度略有下降,弯曲强度先增加后降低。不同烧结方式制备的CF增强1Mg-HA复合材料（CF/1Mg-HA）中,CF基本都没有被氧化损坏。CF/1Mg-HAp组织疏松,纤维周围的基体出现分层。而CF/1Mg-HAs组织致密,纤维与基体紧密连接,使其断裂韧性被提高到2.90±0.22 MPa·m0.5,脆性指数为1.07±0.07μm-0.5。硬度和弯曲强度分别为316.63±3.84 HV和45.95±6.88 MPa,是CF/1Mg-HAp的3.70和2.64倍,力学性能均满足了承重骨的性能要求。体外生物学研究表明,Mg-HAp材料表面细胞生长情况良好,细胞的增殖和粘附随着培养时间的延长而增加。Mg含量的增加能够促进成骨细胞的分化。此外,不同烧结方式制备的复合材料均表现出良好的生物活性,成骨分化能力较强。与常压制备的复合材料相比,SPS制备的组织均匀且连通性较好的复合材料更有利于细胞的增殖和粘附。本课题的研究从纤维增强和基体掺杂改性两方面着手解决HA陶瓷作为植入材料应用的难点问题,对制备匹配人体承重骨的HA基人工骨复合材料具有重要的理论意义和应用价值,为HA基复合材料在骨组织工程方面的应用提供了重要指导。
Abstract
qiang ji lin hui dan (Ca10（PO4）6（OH）,HA)shi ren ti gu zu zhi de zhu yao mo ji cheng fen ,you yu ji liang hao de sheng wu xiang rong xing ,shi ji cheng wei gu zu zhi gong cheng ying yong zhong li xiang de gu xiu fu huo ti dai cai liao 。HAjie jin yu gu ge zhong de mo ji kuang wu zhi ,dan ji zai xing tai 、jie gou he zu cheng shang yu ren ti gu cha yi jiao da ju li xue xing neng zhi biao yu ren ti gu bu pi pei ,te bie shi jiao da de cui xing xian zhi le ji zai cheng chong bu wei gu xiu fu cai liao ling yu de an fan ying yong 。tong guo yin ru zeng jiang ti （mo lai dan qian wei （MF）he tan qian wei （CF））、ji ti can za gai xing （Mgcan za HA）lai zhi bei HAji fu ge cai liao ,neng gou huo de zu cheng yu gu kuang wu zhi lei shi 、xing neng yu ren ti cheng chong gu pi pei de fu ge cai liao 。ben ke ti cai yong shui re ge cheng fa zhi bei le MFhe HAfu ge fen ti （MF-HA）、mei can za HAfen ti （Mg-HA）,tong guo chuan tong shao jie he SPSshao jie fa huo de le MFzeng jiang HAfu ge cai liao （MF/HA）he CFzeng jiang Mg-HAfu ge cai liao （CF/Mg-HA）。ju ti de yan jiu nei rong he jie guo ru xia :（1）cai yong chang ya he re ya shao jie fa zhi bei le MF/HAfu ge cai liao 。yan jiu le shao jie gong yi dui fu ge cai liao wu xiang zu cheng 、wei guan xing mao 、li xue xing neng he sheng wu huo xing de ying xiang ,ming que le fu ge cai liao de shao jie hang wei he duan lie mo shi 。jie guo biao ming ,chang ya shao jie zhi bei de MF/HApzai shao jie guo cheng zhong fa sheng le hua xue fan ying bing xing cheng da liang gui suan yan xiang 。sui MFhan liang de zeng jia ,MF/HApfu ge cai liao de li xue xing neng xia jiang ,dan cui xing duan lie de dao huan jie ;sui shao jie wen du de sheng gao ,fu ge cai liao de li xue xing neng zeng jia ,ying du he wan qu jiang du wei 191.87±12.11 HVhe 15.96±1.09 MPa,dan cui xing duan lie geng jia ming xian 。re ya shao jie xia de MF/HAhfu ge cai liao zhu yao you HAzu cheng 。sui shao jie shi jian de yan chang ,MF/HAhying du xian zeng jia hou jiang di 。ya su jiang du he mo liang cheng xian zeng jia qu shi ,fen bie da dao 131.04±3.25 MPahe 0.350±0.023 GPa,shi MF/HApde 7.3he 15.19bei 。fu ge cai liao duan lie mo shi cong yan jing duan lie zhuai bian wei chuan jing duan lie ,shi ji ren xing de dao di gao ,duan lie ren xing wei 1.38±0.08 MPa·m0.5,jiao chun HAtao ci cai liao di gao le yao 38%。ci wai ,SBFshi yan biao ming ,xiang tong de jin pao shi jian xia zu zhi shu song de MF/HApfu ge cai liao sheng wu huo xing you yu zu zhi zhi mi de MF/HAhfu ge cai liao ,dan sui zhao jin pao shi jian de yan chang ,MF/HAhzhong de HAyou zhu yu you dao lin hui dan de xing cheng ,shi de ji sheng wu huo xing you yu MF/HAp。（2）cai yong shui re ge cheng fa zhi bei le bu tong can za han liang de Mg-HAfen ti ,yan jiu le Mgcan za dui HAjing ti xing mao 、jie gou he shao jie xing neng deng fang mian de ying xiang 。HAjing li xing mao wei liu leng zhu zhuang ,sui zhao Mghan liang de zeng jia ,xing mao guo du wei na mi duan bang zhuang ,jing li de chang du he kuan du cong 100he 30 nmjiang di dao 50he 20 nmzuo you 。dang can za han liang wei 20%,na mi jing li chu xian tuan ju 。XRDjie guo xian shi sui zhao Mghan liang zeng jia ,yan she feng kuan hua ju feng jiang zhu jian jiang di ,biao ming Mgqu dai bu fen Cawei dian bing jin ru HAde jing ge 。jing ge chang shu ahe cshu zhi xia jiang ,fen bie wei 9.5353?he 6.9456?,jing bao ti ji jian xiao wei 546.905 nm3。（3）cai yong chang ya he fang dian deng li zi ti shao jie fa （SPS）zhi bei le Mg-HAphe CF/Mg-HAfu ge cai liao ,tan suo le can za han liang he shao jie tiao jian dui fu ge cai liao sheng wu li xue xing neng de ying xiang 。jie guo biao ming ,can za han liang wei 10%shi ,1Mg-HAjing li de rong ge xiao guo he zu zhi jun yun xing jiao you 。sui zhao Mghan liang de zeng jia ,Mg-HApying du lve you xia jiang ,wan qu jiang du xian zeng jia hou jiang di 。bu tong shao jie fang shi zhi bei de CFzeng jiang 1Mg-HAfu ge cai liao （CF/1Mg-HA）zhong ,CFji ben dou mei you bei yang hua sun huai 。CF/1Mg-HApzu zhi shu song ,qian wei zhou wei de ji ti chu xian fen ceng 。er CF/1Mg-HAszu zhi zhi mi ,qian wei yu ji ti jin mi lian jie ,shi ji duan lie ren xing bei di gao dao 2.90±0.22 MPa·m0.5,cui xing zhi shu wei 1.07±0.07μm-0.5。ying du he wan qu jiang du fen bie wei 316.63±3.84 HVhe 45.95±6.88 MPa,shi CF/1Mg-HApde 3.70he 2.64bei ,li xue xing neng jun man zu le cheng chong gu de xing neng yao qiu 。ti wai sheng wu xue yan jiu biao ming ,Mg-HApcai liao biao mian xi bao sheng chang qing kuang liang hao ,xi bao de zeng shi he nian fu sui zhao pei yang shi jian de yan chang er zeng jia 。Mghan liang de zeng jia neng gou cu jin cheng gu xi bao de fen hua 。ci wai ,bu tong shao jie fang shi zhi bei de fu ge cai liao jun biao xian chu liang hao de sheng wu huo xing ,cheng gu fen hua neng li jiao jiang 。yu chang ya zhi bei de fu ge cai liao xiang bi ,SPSzhi bei de zu zhi jun yun ju lian tong xing jiao hao de fu ge cai liao geng you li yu xi bao de zeng shi he nian fu 。ben ke ti de yan jiu cong qian wei zeng jiang he ji ti can za gai xing liang fang mian zhao shou jie jue HAtao ci zuo wei zhi ru cai liao ying yong de nan dian wen ti ,dui zhi bei pi pei ren ti cheng chong gu de HAji ren gong gu fu ge cai liao ju you chong yao de li lun yi yi he ying yong jia zhi ,wei HAji fu ge cai liao zai gu zu zhi gong cheng fang mian de ying yong di gong le chong yao zhi dao 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自陕西科技大学的刘庆瑶，发表于刊物陕西科技大学2019-07-15论文，是一篇关于羟基磷灰石论文,纤维论文,镁掺杂论文,力学性能论文,生物活性论文,人工骨复合材料论文,陕西科技大学2019-07-15论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自陕西科技大学2019-07-15论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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