高活性低膨脹生物微晶玻璃的制備與性能表征.pdf

1、在鈦合金表面制備生物活性涂層已成為種植體材料研究的一個(gè)重點(diǎn)，制備出適用于鈦合金表面具有骨誘導(dǎo)或骨引導(dǎo)作用的生物活性涂層材料在種植體的研制中具有重要的地位。本文以典型的Na2O-CaO-SiO2-P2O5系45S5生物玻璃組分為基礎(chǔ)，分別以6mol％的K2O、MgO、B2O3,ZiO2、CaF2、NH4HF26種成分替代45S5中6mol％CaO，并采用溶膠凝膠法制備出了7種生物微晶玻璃，探索具有良好生物活性并與鈦合金在性能上特別是熱膨脹

2、系數(shù)相匹配的新型涂層材料。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、傅立葉紅外轉(zhuǎn)換光譜(FTIR)、熱膨脹系數(shù)測(cè)試儀、顯微硬度計(jì)、電子拉伸試驗(yàn)機(jī)等測(cè)試方法對(duì)所制備的生物活性微晶玻璃材料的組織結(jié)構(gòu)及物理性能進(jìn)行系統(tǒng)的研究，并對(duì)材料在模擬體液中的生物活性進(jìn)行了表征。
　　 由溶膠凝膠法制備的7種不同組分的玻璃粉末的DTA曲線分析可知，7種不同成分的生物玻璃在7100℃和8500℃附近基本上都會(huì)出現(xiàn)放熱析晶峰，說明通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?/p>

3、工藝可以實(shí)現(xiàn)玻璃的晶化轉(zhuǎn)變。并由此確定玻璃粉末的微晶化處理為在710℃時(shí)保溫2h后再升溫至850℃時(shí)保溫lh。
　　 溶膠凝膠法制備的7種不同組分的玻璃粉末以非晶相為主。晶化處理后，7種玻璃均有結(jié)晶相析出，結(jié)晶相主要有以Na6Ca3Si6O18為主的NaxCa6-0.5xSi6O18晶相和少量Na2CaSi3O8晶相，其SEM表面形貌中可觀察到顆粒狀、塊狀以及條狀的細(xì)小晶粒的存在，K20、B2O3和CaF2的添加可增加玻璃試樣的

4、致密度。在45S5玻璃組分的基礎(chǔ)上，除MgO外其它物質(zhì)的添加都降低了45S5的析晶溫度，促進(jìn)了45S5析晶，以B2O3和CaF2的促進(jìn)作用最為明顯。
　　 各種組分的添加有助于生物微晶玻璃抗彎強(qiáng)度、硬度的提高和斷裂韌度的降低。特別地，CaF2的引入對(duì)基礎(chǔ)玻璃抗彎強(qiáng)度和硬度的提高最為明顯。在彈性模量方面，只有MgO的添加可以較大程度的提高生物微晶玻璃的彈性模量值，其它組分的引入則影響較小。7種成分的生物微晶玻璃20～5000℃的線

5、膨脹系數(shù)大致在(9.1～12.5)×10-6／℃范圍之內(nèi)，符合鈦合金涂層材料線膨脹系數(shù)較低的要求。綜合各物理性能指標(biāo)進(jìn)行評(píng)估，引入CaF2組分的微晶玻璃物理性能最好。比較適合用作鈦合金表面涂層材料。
　　 7種生物微晶玻璃在模擬體液中浸泡2d后表面均有沉積相出現(xiàn)，經(jīng)過EDS、XRD和FTIR分析發(fā)現(xiàn)表面沉積相主要為碳酸磷灰石以及少量的羥基磷灰石。N6試樣浸泡14d表面基本被磷灰石覆蓋，21d后已經(jīng)生成了較厚的一層磷灰石。溶膠凝膠