HA—玻璃—α-Al-,2-O-,3-梯度復合生物材料的研究.pdf

1、大連理工大學博士學位論文HA—玻璃—αAlO梯度復合生物材料的研究姓名：王志強申請學位級別：博士專業(yè)：化學工藝指導教師：呂秉玲20080601HA—玻璃一aA1203梯度復合生物材料的研究2以低溫燃燒法合成的0【A1203超細粉體為主要原料、CaO—MgOA1203一Si02玻璃為熔劑，采用常壓燒結法制備了c【舢203陶瓷基體。在(／A1203陶瓷表面制備了HA一玻璃一0【A1203梯度復合生物涂層。其中玻璃分別采用了CaO13205S

2、i02玻璃和R20。A1203B203一Si02玻璃。研究了梯度涂層組成和結構對涂層與伐A1203陶瓷基體結合牢度和整體梯度材料抗折強度的影響；利用SEM觀察了涂層斷面和表面的顯微結構，并用EDS分析了涂層斷面的化學組成變化。對HA一玻璃一aA1203梯度生物涂層的研究結果表明R2026x1203B203一Si02玻璃比CaOP205Si02玻璃更適合于制備梯度復合材料。當采用R20A1203一B203Si02玻璃為梯度涂層玻璃組成，并

3、在涂層中添加適量的超細0【舢203時，可以顯著提高涂層的抗剝離強度。在適當?shù)墓に嚄l件下制備出了涂層與基體結合牢固，平均抗剝離強度達4822MPa的01A1203陶瓷基HA一玻璃一0【A1203梯度復合生物材料。3對HA、HA一玻璃和HA一硅灰石(wollastonite，簡記作W)一玻璃復合陶瓷的微波燒結進行了系統(tǒng)研究，確定了制備致密HA及其復合生物陶瓷材料的最佳微波燒結工藝條件。采用微波燒結制各高強度的Zr02A1203陶瓷基體，并用

4、微波燒結工藝在Zr02A1203陶瓷基體表面制備了HA一硅灰石一玻璃梯度生物活性涂層。研究了燒結溫度對涂層結構、相變和涂層與基體的結合牢度的影響，確定了最佳涂層燒結溫度。微波燒結利于HA陶瓷坯體的致密化，可以實現(xiàn)低溫快速燒結，并提高陶瓷的機械強度；微波燒結HA一玻璃復相陶瓷的效果不如純HA，快速升溫和燒結導致結構中多孔，強度較純HA的低。微波燒結對HA的分解有促進作用，而且隨著燒結溫度升高和時間延長HA分解程度增大。微波燒結工藝可以用于

5、制備梯度涂層材料，微波燒結所制備的HA—W一玻璃梯度涂層結構和性能與常規(guī)燒結法制備的梯度涂層相近。但利用微波可以實現(xiàn)快速燒結，縮短燒結周期，降低能耗。4對HA一玻璃一0【A1203復合生物材料的生物醫(yī)學性能進行了評價。在進行了一系列安全性評價試驗基礎上，采用物理模擬實驗及小白鼠肌肉埋植實驗研究了所研制的復合生物材料的降解特性；采用模擬體液(SBF)浸泡實驗，用XRD、EDS和SEM等手段對HAW玻璃梯度涂層的生物活性進行了研究。生物醫(yī)學

6、性能評價結果表明：HA—R20A1203B203Si02玻璃一aA1203復合生物陶瓷材料對生物體無急性或亞急性毒性反應；溶血試驗和熱源反應試驗結果表明，材料在生物體內不會引起溶血反應和熱源反應；肌肉埋植試驗結果表明，材料對肌肉無刺激性，發(fā)現(xiàn)有多核巨細胞吞噬現(xiàn)象，說明所研究的復合生物材料具有一定的生物降解現(xiàn)象。物理降解試驗和肌肉埋植失重分析結果表明復合材料的組成對其降解特性有很大影響。HA一玻璃復合材料有一定的降解特性和良好的表面活性，