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生物陶瓷/镁复合材料的制备及性能表征

吕孝永  
【摘要】: 镁(Mg)是一种轻质金属(1.74 g/cm~3),与人骨的密度(1.75 g/cm~3)基本相同,具有很高的比强度和比刚度,并且具有良好的生物相容性及生物可降解性,但是镁不具有生物活性;而45S5生物活性玻璃(45S5)及羟基磷灰石(HAp)具备特有的生物活性。采用镁与活性玻璃或羟基磷灰石复合的方法可以实现材料的优势互补,达到既增强材料力学性能,同时又保持材料生物活性的目的。目前尚没有制备45S5/Mg复合材料的相关报道,而制备HAp/Mg复合材料大都采用粉末冶金的方法,采用的是热辐射加热方式,升温速率缓慢,烧结时间长,能源消耗大,不环保。 本文通过粉末冶金的方法首次成功制备出45S5/Mg复合材料,并对45S5/Mg复合材料的硬度、压缩力学性能、弯曲力学性能及在人体模拟体液中的耐蚀性能进行了研究。研究结果表明,45S5活性玻璃的加入能够提高材料的硬度及耐蚀性能,但材料的强度有所降低,随着烧结时间的延长,材料的致密度、强度及耐蚀性能均有所提高。 本文首次采用微波烧结的方法制备了HAp/Mg复合材料,并对复合材料的硬度、压缩力学性能、弯曲力学性能、在1.5倍人体模拟体液(1.5×SBF)中的耐蚀性能以及生物相容性进行了研究。研究结果表明,与传统的烧结方法相比,微波烧结升温速率快,烧结时间短,制备周期短,能耗低,无污染,符合当今社会的发展节约型、环保型社会的要求,并且制备的HAp/Mg复合材料具有良好的力学性能及良好的生物相容性,能够满足人体骨组织对材料力学及生物性能的要求,具有良好的应用前景。


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