羟基磷灰石陶瓷合成及其力学性能研究

羟基磷灰石陶瓷合成及其力学性能研究

羟基磷灰石陶瓷具有独特的生物活性和生物相容性，是一种重要的生物医用材料，在人工骨和牙科修复领域得到广泛应用。羟基磷灰石陶瓷的制备方法主要有：热压法、交联法、离子交换法、水热法和溶胶凝胶法等。而本文主要介绍溶胶凝胶法的制备方法和其力学性能研究。

一、溶胶凝胶法的制备方法

溶胶凝胶法主要有两种方法，分别是高温固相烧结和低温液相烧结。

在高温固相烧结方法中，首先将羟基磷灰石前驱体混合于正火粉和细铝粉中，进行球磨混合，然后压制成桦木坯，坯体经过退火后形成陶瓷体。这种方法制备的羟基磷灰石陶瓷具有较高的机械性能和较少的孔隙度，但是制备时间较长且工艺复杂。

在低温液相烧结方法中，羟基磷灰石前驱体采用水热法和溶胶凝胶法制备，然后在较低的温度下进行烧结，羟基磷灰石晶体在氧化镁和碳酸钙等配体的作用下，制备出具有较好性能的羟基磷灰石陶瓷。

本文采用溶胶凝胶法进行羟基磷灰石陶瓷的制备，具体步骤如下：

1.溶胶制备：将磷酸氢二铵（NH4H2PO4）和三乙酸钇（Y（OC2H5）3）分别加入去离子水中，边搅拌边加入氨水（NH3·H2O），搅拌至物料完全溶解，形成透明液体。

2.凝胶制备：将前驱体溶液经浓缩浓缩、干燥，得到白色粉末样品，再放入500℃-800℃的炉子内，在氧气气氛下进行2-3h的热处理，样品即完成。

二、羟基磷灰石陶瓷力学性能的研究

1.悬臂梁法

悬臂梁法是一种常用的力学测试方法，可以测试材料的弯曲强度和断裂韧性指标。将制备好的羟基磷灰石陶瓷样本固定在支架上，并加上相应的荷重，记录下力-位移曲线，然后根据荷重和支距计算出弯曲强度以及断裂韧性指标。

2.压缩测试

压缩测试是一种常用的力学测试方法，可以测试材料的压缩强度和压缩模量等指标。将制备好的羟基磷灰石陶瓷样本放入压缩机中，并施加相应的载荷，记录下荷载和位移之间的关系，然后计算出相应的强度和模量等指标。

3.人工骨植入试验

将制备好的羟基磷灰石陶瓷样本植入到动物体内，进行人工骨植入试验，观察材料在体内的生物相容性和生物活性。植入时间可长达数个月，植入后，不断观察材料与组织的接触情况，并进行相应的生物学实验，如组织切片染色等。

通过以上的测试方法可以得到羟基磷灰石陶瓷的力学性能参数，如弯曲强度、压缩强度、断裂韧性、模量等指标，可以对材料的性能进行评估，为其在医用领域的应用提供理论依据。

结论

羟基磷灰石陶瓷是一种重要的生物医用材料，在人工骨和牙科修复领域得到广泛应用。本文介绍了羟基磷灰石陶瓷的制备方法及其力学性能测试方法，通过弯曲强度、压缩强度、断裂韧性、模量等指标的测试，可以对羟基磷灰石陶瓷材料的力学性能进行评估，为其在医用领域的应用提供理论依据。