基本信息
- 项目名称：
- 氮化硅颗粒增强天然羟基磷灰石生物陶瓷
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 羟基磷灰石是一种很好的生物材料，它具有极好的生物相容性和生物活性。但纯羟基磷灰生物陶瓷的机械性能较差、脆性高、抗折强度低、断裂韧性低 ,这就大大限制了它在人体承重部位的应用。因此，提高天然羟基磷灰生物陶瓷的机械性能对生物医药材料的发展具有重大意义。
- 详细介绍：
- 基磷灰石( hydroxyapatite,简称HA或HAP)作为骨代替物被用于骨移植，有良好的生物相容性。植入体内不仅安全，无毒，还能传导骨生长。HA能使骨细胞附着在其表面，随着新骨的生长，这个连接地带逐渐萎缩，并且HA通过晶体外层成为骨的一部分，新骨可以从HA植入体与原骨结合处沿着植入体表面或内部贯通性孔隙攀附生长。
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撰写目的和基本思路
- 该项目旨在以羟基磷灰生物陶瓷为基体，氮化硅颗粒作为增强相，采用微波烧结技术，通过控制增强相氮化硅颗粒与天然羟基磷灰石粉体的粒度比、氮化硅的含量以及烧结时的升温程序使制备出的材料兼顾二者优点，既有良好的生物相容性、生物活性，又具有一定的机械强度。
科学性、先进性及独特之处
- 颗粒增强陶瓷基复合材料中，虽然载荷主要有陶瓷基体承担，但颗粒也承受载荷并约束基体变形，颗粒阻止基体位错运动的能力越大，增强效果越好。
应用价值和现实意义
- 提高天然羟基磷灰生物陶瓷的机械性能对生物医药材料的发展具有重大意义。
学术论文摘要
- 羟基磷灰石（简称HAP）是人体及动物骨骼牙齿中的主要无机组成部分，是一类具有良好生物相容性的生物活性材料。但这些材料由于其自身强度低，韧性及力学性能差等缺陷而限制了应用范围，难以满足使用要求。因此，如何获得力学性能、生物相容性与材料寿命的完美结合是材料科学家们探讨的问题。 本实验采用微波加热对氮化硅颗粒增强羟基磷灰石进行烧结。研究不同煅烧温度对羟基磷灰石力学性能的影响以及黏结剂聚乙二醇（PEG-4000）对制得的羟基磷灰石生物陶瓷的性能影响，并且通过测量密度、三点抗弯强度、维氏硬度等对HAP生物陶瓷进行力学性能表征以及由XRD、SEM对制得的羟基磷灰石生物陶瓷进行微观性能表征。实验表明：没有添加剂时，烧结温度为1250℃、保温时间为10min时HAP陶瓷的力学性能较好，密度为2.98g·cm-3，三点抗弯强度为65.73MPa；烧结温度为1250℃、保温时间为10min时，在一定范围内（1%～7%）,随着PEG含量的增加，所得陶瓷性能变好。PEG含量为7%时，密度达到3.01g·c
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 可行
参考文献
- 杨正文,蒋引珊,王安平,李芳菲.微波法快速制备高稳定性纳米羟基磷灰石[J].无机材料学报，2004，19（4）:839～843 [2] 于方丽，周永强，张卫珂，马景云.羟基磷灰石生物材料的研究现状、制备及发展前景[J].陶瓷，2006 [3] 吕迎,李慕勤.多孔羟基磷灰石生物陶瓷的研究现状与进展[J].佳木斯大学学报(自然科学版) ,2003，21（4）：439～444 [4] 赵冰,杜荣归,林昌健．羟基磷灰石生物陶瓷材料的制备及其新进展[J]．功能材料，2003，2(34)：126～132 [5] 张爱娟．微波法制备纳米羟基磷灰石的研究进展 [J]．材料导报网刊，2006，2 [6] A. Raksujarit, K. Pengpat, G. Rujijanagul, T. Tunkasiri. Processing and properties of nanoporous hydroxyapatite ceramics [J]. Materials and Design, 2009
同类课题研究水平概述
- 目前，国内外对该材料的研究和应用发展迅速，具有广阔的应用前景。但由于羟基磷灰石本身强度低、脆性大且重复性差，只能被应用在牙槽脊增高、耳小骨替换以及颌面骨修复等非承重材料方面，而难以应用于承重骨方面，因此需要对羟基磷灰石进行增强增韧。
