自然銅-KBT生物陶瓷的制備與性能研究.pdf

1、目前，利用陶瓷電活性提高植入體的生物效應(yīng)已成為新型植入材料研究的熱點(diǎn)。本研究采用檸檬酸銨鹽溶膠-凝膠法成功合成了KBT粉體并常壓燒結(jié)制備自然銅/KBT無(wú)鉛生物陶瓷。利用XRD、SEM、EDS對(duì)粉體及復(fù)合陶瓷材料的相組成、表面形貌進(jìn)行表征，接觸角測(cè)試儀測(cè)試陶瓷材料表面潤(rùn)濕性，準(zhǔn)靜態(tài)測(cè)試儀測(cè)量陶瓷的壓電常數(shù)，通過(guò)模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)、抗菌實(shí)驗(yàn)等方法對(duì)復(fù)合材料的生物活性及抗菌性進(jìn)行了研究。
　　本研究通過(guò)XRD、SEM等檢測(cè)手段對(duì)自然銅/K

2、BT生物陶瓷進(jìn)行表征并得出，KBT陶瓷粉體具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，且顆粒大小比較均勻，晶粒尺寸大約在60μm；預(yù)燒溫度過(guò)高，樣品較硬、粉碎困難，過(guò)高燒結(jié)溫度會(huì)導(dǎo)致熔化現(xiàn)象，故最佳燒結(jié)溫度1030℃，預(yù)燒結(jié)溫度為500℃，升溫速率為2℃/min，此時(shí)的陶瓷晶體結(jié)晶性好，晶粒發(fā)育完整，晶粒尺寸大，晶界清晰燒；自然銅的摻雜不改變自然銅/KBT陶瓷的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，但由于燒結(jié)過(guò)程中鉀離子的揮發(fā)和鐵離子聚集在晶界處而出現(xiàn)了第二相BixFeyTizO3x和Fe

3、2O3，陶瓷晶粒尺寸先增大后減少，晶粒形狀由針狀向塊狀轉(zhuǎn)變，相對(duì)密度ρr和壓電常數(shù)d33先增加后減小，在自然銅含量為3％時(shí)達(dá)到最大值，分別為27%和31pC/N。自然銅摻雜物具有“軟硬”效應(yīng)，對(duì)陶瓷壓電性能的影響是多種因素共同作用的結(jié)果。利用模擬體液浸泡實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，自然銅/KBT生物陶瓷正負(fù)極面均有鈣磷鹽的生成，但由于負(fù)極面更有利于吸附溶液中Ca、P元素，使之表面生成的鈣磷鹽量較多。同時(shí)試樣負(fù)極面的鈣磷鹽沉積量與浸泡時(shí)間、燒結(jié)溫度、自然銅

4、含量有關(guān)。隨著浸泡時(shí)間延長(zhǎng)、燒結(jié)溫度升高，陶瓷表面沉積的鈣磷鹽量越多；隨著自然銅含量的增加，陶瓷表面沉積的鈣磷鹽量先增多后減少。此外，試樣經(jīng)過(guò)預(yù)處理后表面沉積鈣磷鹽含量由多到少順序：HA預(yù)處理>多巴胺預(yù)處理> CaSiO3預(yù)處理>未預(yù)處理，說(shuō)明預(yù)處理可以改善自然銅/KBT生物陶瓷的生物活性?？咕詫?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著自然銅含量的增加，壓電性能增強(qiáng)，抗菌性增強(qiáng)，在自然銅含量為3%時(shí)，其抗菌率達(dá)到98.35%。表明此材料有望成為兼具良好的生物