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1、人工合成的羥基磷灰石(HA)組成與脊椎動(dòng)物骨和齒的無機(jī)成分十分相近,因此具有良好的生物相容性,植入人體后能在界面上與骨形成很強(qiáng)的化學(xué)鍵合,引起了各國(guó)學(xué)者高度關(guān)注,是臨床應(yīng)用的主選材料之一。傳統(tǒng)干法制備HA生物陶瓷過程中易產(chǎn)生非晶相,且加熱反應(yīng)過程中羥基容易脫出,這就限制了人工合成HA生物陶瓷作為替換材料的應(yīng)用。因而有必要尋求改性的新方法。 生物體內(nèi)的磷灰石是一種晶體結(jié)構(gòu)不完善的HA,其中結(jié)合有少量的碳酸根、氟、硅、檸檬酸、鎂、鈉
2、、鍶等離子。在合成HA時(shí),有選擇性地?fù)诫s一些離子,制備出摻雜HA,可使其性能更接近自然骨。本研究選用碳酸鈣粉末(CaCO3)、二水磷酸氫鈣粉末(CaHPO4·2H2O)和氧化釔粉末(Y2O3)作為原料,采用固相反應(yīng)的方法制備HA生物陶瓷,利用熱分析(TG-DSC)、X射線粉末衍射(XRD)、傅立葉紅外光譜(FT-IR)等分析手段研究試樣在不同溫度區(qū)間、不同Y2O3含量條件下質(zhì)量、熱焓、物相組成、原子基團(tuán)等的變化。討論了不同Y2O3含量對(duì)
3、原位合成HA的影響。 研究結(jié)果表明: ①在本試驗(yàn)條件下,制備出了CO 、Y3+復(fù)合摻雜的HA,即Y-CHA。這是迄今為止首次開展的對(duì)CO32-、Y3+離子復(fù)合摻雜HA的較系統(tǒng)研究。 ②Y2O3對(duì)γ-Ca2P2O7向β-Ca2P2O7的轉(zhuǎn)變速率產(chǎn)生影響。當(dāng)Y2O3的含量為0.5%wt時(shí),相變活化能最低,相變速率最快;且隨著Y2O3含量的增加,β-Ca2P2O7的高溫穩(wěn)定性提高。 ③隨著Y2O3含量的增加,不
4、斷有Y3+離子進(jìn)入β-Ca3(PO4)2中,形成Ca9Y(PO4)7。當(dāng)Y2O3的含量為1.0%wt時(shí),生成的含Y的β-Ca3(PO4)2空間群變?yōu)闉镽 m。這種結(jié)構(gòu)的β-Ca3(PO4)2生成的HA中OH-和 的含量較多,故有望以此為途徑,解決干法合成HA中OH-易丟失的問題;且Y2O3的添加,提高了OH-和 的高溫穩(wěn)定性。 ④摻雜Y元素的β-Ca3(PO4)2,即Ca9Y(PO4)7在1250℃左右發(fā)生相變。隨著Y2O3含量
5、的增加,相變反應(yīng)活化能增大,當(dāng)Y2O3含量為2.0%wt時(shí),活化能增長(zhǎng)迅速,使反應(yīng)在試驗(yàn)條件下無法進(jìn)行。所以,隨著Y2O3含量的增加,Ca9Y(PO4)7的高溫穩(wěn)定性不斷提高。 ⑤Y2O3對(duì)Ca10(PO4)6(OH)2的結(jié)晶速率有影響。添加Y2O3后Ca10(PO4)6(OH)2的最大結(jié)晶化溫度降低,活化能降低。特別當(dāng)Y2O3含量為1.0%wt時(shí),活化能最低,衍射峰強(qiáng)度值最大。另Y2O3對(duì)Ca10(PO4)6(OH)2的分解影
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