生物陶瓷
生物陶瓷 PPT

(3) 成型方法多,可根据需要制成各种形状和尺寸,致密或多孔结构等。 (4) 易于着色,如陶瓷牙冠与天然牙齿外观逼真,利于整容、美容手术。
9.2 生物功能性和生物相容性
研制具有修复功能的人工替换材料,十分重要
生物功能性
代替患病、缺损 或衰老的硬组织
矫治先天 畸形
整容和美容
恢复硬组织的形 态和功能
大家学习辛苦了,还是要坚持
继续保持安静
相容性
生物相容性
力学相容性
抗血栓
与生物组织有优异的亲和性
物理化学稳定性
在体内长期稳定,不分解、不变质、不变性
灭菌性
生物陶瓷不仅应具有足够的强度,不发生灾难性脆性断裂、疲劳、蠕变及腐 蚀取量生致生人生生成。决断突 生物不物物 破植体于裂变 化陶平陶陶 坏入 、它,作 反瓷整瓷瓷 ,材 辐所而用 应植的必作 不料 射承且而,入植须为会必等其受形同生入对植形须的弹的成时物体生入成能作性应的,体表物材血以用形力化它后面体料栓无而变大学又所,无和。菌改应小键不形能毒人状 变当、结会成和、体态 其和组合被的生无血生 功生。被织机物害液能存化替间械组、相,下作换形嵌织无接使来用的成连很刺触接,所组的好,,激触不破织地界也要、的会坏结可相面求无宿因。合以匹性植过主环是,配质入敏组境植这以。物反织条入种及植不应受件体结材会人、到如和合对料体无感干生可血本的致染热理以液身力畸。、环是细的学和湿境组胞弹相致热间织造性容癌、发长模性气等
代表组成是: Na2O 4.8%,K2O 0.4%,MgO 2.9%,CaO 34.0%,SiO2 46.2%,P2O5 11.7%。
生物陶瓷材料的开发与应用

生物陶瓷材料的开发与应用近年来,随着生物科技的快速发展,生物陶瓷材料作为一种新型的材料逐渐引起了人们的关注。
生物陶瓷材料是指在生物体内具有良好的相容性和生物活性的陶瓷材料,广泛应用于医疗领域。
本文将从生物陶瓷材料的特性、开发过程以及应用领域等方面进行探讨。
首先,我们需要了解生物陶瓷材料的特性。
与金属材料相比,生物陶瓷材料具有良好的生物相容性,能够与人体组织进行良好的结合,不会引起排异反应。
同时,生物陶瓷材料还具有优异的力学性能,能够承受人体内的力学负荷,保持稳定性。
此外,生物陶瓷材料还具有生物活性,即能够促进骨组织再生和修复。
这使得生物陶瓷材料成为了一种理想的医疗材料。
那么,如何进行生物陶瓷材料的开发呢?首先,我们需要选择合适的陶瓷材料作为基础材料。
目前常用的生物陶瓷材料主要包括氧化锆、羟基磷灰石等。
这些材料具有稳定性好、生物相容性高等优点。
随后,我们需要通过烧结、压制等方法将粉末状的陶瓷材料转化为固体材料。
在这个过程中,我们还可以通过添加适量的添加剂来改善材料的性能。
最后,我们可以根据具体的应用需求,对生物陶瓷材料进行后续的加工和表面处理,以满足不同的医疗需求。
生物陶瓷材料的应用领域非常广泛。
其中,最常见的应用就是骨科领域。
生物陶瓷材料可以用于制作义齿、人工关节、骨修复等医疗器械。
其在人体内的生物相容性和生物活性使得这些器械能够更好地适应人体环境,减少植入后的排斥反应。
此外,生物陶瓷材料还可以用于制作人工耳蜗、人工眼角膜等器械,为听力和视力受损的患者提供帮助。
此外,生物陶瓷材料的应用还可以拓展至其他医疗领域,如心脏瓣膜、人工皮肤等领域。
除了医疗领域,生物陶瓷材料还具有广泛的应用前景。
例如,它可以用于环境领域,制备高效的催化剂来降解有害物质。
此外,在能源领域,生物陶瓷材料也可以应用于固体氧化物燃料电池等设备中,提高能源转换的效率。
总而言之,生物陶瓷材料的开发和应用具有巨大的潜力。
它在医疗领域中的应用可以帮助患者恢复健康,提高治疗效果。
生物材料-3-生物陶瓷材料

(Biomaterials)
生物陶瓷材料
生物陶瓷材料在生物体内极
为稳定,与生物组织有良好 生
物
陶
的亲和性,特别适于作人体 瓷
中
耳
硬组织如骨和齿的替换修补 通
气
引
材料,能与人体骨生长在一
流 管
起,形成化学结合。
1、磷酸钙陶瓷 这种陶瓷的主要性质是具有生物降解性,并能被人体
吸收,羟基磷灰石[Ca10(PO4) 6(OH) 2]是骨组织与牙组 织的无机组成部分,它的单位晶胞与人体骨组织相同, 但其性脆、强度不高,不能直接用于承受载荷大的种
HAPEXTM middle ear bones
羟基磷灰石覆盖钛合金假牙
Human osteoblast-like cells cultured on the surface of HAPEX.
羟基磷灰石
羟基磷灰石与 骨的相容性
骨 在 磷 灰 石 陶 瓷 上 的 生 长
植入体周围出 现宏观噬菌体
3、玻璃碳 玻璃碳是一种透明的碳,为近年发展起来的碳素材料.
它是由聚合物(如酚醛树脂)加热至2000℃裂解碳化而 得。其力学性能接近于人骨,有优良的抗血栓性及化 学稳定性,可用以制作人工心瓣膜,人工齿根等。
心脏瓣膜
生物活性骨水泥
含鍶羟基磷灰石(Sr-HA)和DGMA树脂。和天然骨非常相似; 具备所需强度;具备所需生物性 能,能促进新骨的形成;较能与 骨结合等。治疗骨折,修补骨折后受损的骨折部位.
璃,简称A/W)也与人骨
有很高的界面结合强度.
断在骨头恻
A/W的组成为:MgO 4.6%,CaO 44.7%,SiO2 34%, P2O5 16.2%,CaF2 0.5%。由于含硅灰石相(CaO·SiO2), 其力学强度远高于羟基磷灰石。目前A/W已用于充填 骨瘤切除后的骨缺损。
生物活性陶瓷的医疗应用和优势

生物活性陶瓷的医疗应用和优势生物活性陶瓷作为一种具有生物相容性和生物活性的材料,在医疗领域中得到了广泛的应用。
其特殊的化学和物理特性使其成为治疗和修复骨组织的理想选择。
本文将讨论生物活性陶瓷在医疗领域中的应用和优势,以及其对人类健康的积极影响。
首先,生物活性陶瓷在骨修复和再生方面具有广泛的应用。
由于其与骨组织具有相似的物理和化学特性,生物活性陶瓷可以为骨细胞提供良好的支撑结构,并促进骨细胞的附着、增殖和分化。
骨缺损部位植入生物活性陶瓷能够刺激机体自然的修复过程,促进新骨的生长和血管的再生,从而实现骨折、骨缺损和骨疾病的治疗和修复。
其次,生物活性陶瓷在牙科领域中的应用也十分广泛。
生物活性陶瓷材料在牙龈和牙齿之间形成强大的连接,有助于牙周组织的生物复合,避免了牙齿松动和牙周疾病的发生。
此外,生物活性陶瓷在牙科修复中的使用也越来越多,例如作为牙冠、牙桥和牙槽骨替代物。
其高生物相容性和生物活性使得生物活性陶瓷在牙科领域中成为一种理想的选择。
生物活性陶瓷的另一个重要应用领域是人工关节置换。
在人工关节置换中,生物活性陶瓷被广泛用于替换人体关节表面,如人工髋关节和人工膝关节。
生物活性陶瓷具有优异的耐磨性和生物相容性,能够大大减少摩擦和磨损,提高人工关节的使用寿命。
此外,生物活性陶瓷能够促进骨细胞的生长和骨组织的再生,有助于人工关节的稳定性和健康。
生物活性陶瓷在医疗领域中的应用主要得益于其独特的材料特性。
首先,生物活性陶瓷具有优异的生物相容性,能够与生物体组织良好地相互作用,不会引起明显的免疫反应或排斥反应。
其次,生物活性陶瓷具有良好的生物活性,能够激活和促进生物体内的生化过程,如骨细胞的增殖和分化,从而加速组织修复和再生。
此外,生物活性陶瓷具有优异的机械性能和耐磨性。
这些特性使得生物活性陶瓷在医疗设备的制造中具有广阔的前景。
例如,生物活性陶瓷可以用于制造人工关节、人工牙齿和医疗支架等,这些器械对材料的机械强度和耐磨性要求较高。
生物陶瓷ppt2007版

生物陶瓷
组员: 组员: 赵杰 赵旭东 徐秀菊 葛少领
目
录
1 生物陶瓷概述和分类 1.1 生物陶瓷的概念 1.2 生物陶瓷的物理化学性能 2 举例:单晶氧化铝生物陶瓷 举例: 2.1 单晶氧化铝的物理化学性能 2.2 单晶氧化铝的制备方法 2.3 单晶氧化铝的应用 3 生物陶瓷需要解决的问题及发展前 景
弹性模量为 20GPa, 20GPa,抗弯强度 高达275 620MPa, 275-620MPa 高达275-620MPa, 韧性好 韧性好。
碳双叶瓣人工心脏瓣膜 碳双叶瓣人工心脏瓣膜
2)陶瓷的组成范围比较宽,可以根据实际 )陶瓷的组成范围比较宽, 应用的要求设计组成,控制性能的变化。 应用的要求设计组成,控制性能的变化。 例如可降解生物陶瓷在体内不同部位的使 用中,希望能针对被置换骨的生长特点获 用中, 得具有不同降解速度的陶瓷。否则, 得具有不同降解速度的陶瓷。否则,当降 解速度超过骨生长速度时, 就会产生“ 解速度超过骨生长速度时 就会产生“死 影响修复。 区”,影响修复。如果向此类材料中添加 适当比例的非降解性生物陶瓷, 适当比例的非降解性生物陶瓷,就能调整 降解速度,满足临床要求。 降解速度,满足临床要求。
2024年生物陶瓷市场前景分析

2024年生物陶瓷市场前景分析1. 引言生物陶瓷是一种具有生物相容性和生物活性的陶瓷材料,广泛应用于医疗领域,用于修复和替代骨骼组织。
随着人口老龄化趋势加剧和健康意识的提高,生物陶瓷市场面临着巨大的发展机遇。
本文将对生物陶瓷市场前景进行分析,并探讨其可能的发展趋势。
2. 生物陶瓷市场现状当前,生物陶瓷市场已经呈现出快速增长的趋势。
其主要应用领域包括骨修复、关节置换和牙科修复等。
骨修复是最主要的市场应用,包括骨缺损修复和骨外科手术中的骨替代。
关节置换市场也在稳步增长,随着关节疾病的增加以及人们对于生活质量的要求提高,关节置换手术越来越常见。
3. 2024年生物陶瓷市场前景分析3.1 技术发展趋势随着科技的不断进步,生物陶瓷的制备技术和性能不断提升。
目前,主要的生物陶瓷制备技术包括烧结法、溶胶-凝胶法和电化学沉积法等。
未来,随着纳米材料技术和3D打印技术的不断成熟,生物陶瓷的制备工艺将更加精细化,材料性能也将进一步提高。
3.2 市场需求增长趋势随着全球人口老龄化程度的加剧,骨骼疾病和关节疾病的患病率也在不断增加。
同时,人们对于健康生活的追求不断提升。
这些因素将推动生物陶瓷市场的需求增长。
此外,不同国家和地区的医疗保障制度改革也将为生物陶瓷市场提供更多机遇。
3.3 医疗机构合作趋势生物陶瓷市场的发展依赖于医疗机构的支持和推广。
目前,一些大型医疗机构已经开始与生物陶瓷制造商合作,开展临床研究和试验。
这种合作将更加深入,未来可能出现更多医疗机构与生物陶瓷制造商的合作项目,以提高生物陶瓷的临床应用。
3.4 竞争格局生物陶瓷市场存在着一定的竞争格局,国际大型医疗器械公司占据市场主导地位。
然而,随着国内医疗器械企业的不断发展壮大,竞争将进一步激烈化。
在技术创新和产品质量等方面,国内企业将逐渐具备与国际巨头竞争的实力。
4. 结论生物陶瓷市场面临着巨大的发展机遇。
随着人口老龄化趋势和健康意识的提高,生物陶瓷的需求将不断增长。
生物陶瓷基复合材料
生物陶瓷基复合材料生物陶瓷基复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它是通过将陶瓷基材料与生物材料相结合而形成的一种复合材料。
生物陶瓷基复合材料具有优异的生物相容性和力学性能,因此在医学领域、生物工程领域和其他领域都有着重要的应用。
生物陶瓷基复合材料在医学领域具有广阔的应用前景。
医学陶瓷作为一种生物惰性材料,能够与人体组织良好地相容,不会引起免疫反应和排斥反应。
而生物材料的加入进一步提高了生物陶瓷的生物相容性,使其更适合用于人体植入物的制备。
生物陶瓷基复合材料可以应用于骨修复和关节置换等领域,如人工关节、牙科种植体和骨修复材料等。
它们能够与人体骨骼组织紧密结合,提供可靠的支撑和修复功能。
生物陶瓷基复合材料在生物工程领域也有着重要的应用。
生物陶瓷基复合材料具有良好的生物活性,能够促进细胞的黏附、增殖和分化。
这使得它们成为生物工程领域中组织工程和再生医学的理想材料。
生物陶瓷基复合材料可以用于构建人工组织和器官,如人工皮肤、人工血管和人工心脏瓣膜等。
它们能够模拟人体组织的结构和功能,为组织工程和再生医学提供支持和帮助。
生物陶瓷基复合材料还可以在其他领域发挥重要作用。
例如,在能源领域,生物陶瓷基复合材料可以用于制备高效的燃料电池和太阳能电池。
它们具有优异的电化学性能和热稳定性,能够提高能源转换效率和延长材料的使用寿命。
在环境保护领域,生物陶瓷基复合材料可以用于制备高效的吸附材料和催化剂,用于废水处理和废气净化等方面。
它们能够高效地吸附和分解有害物质,对环境污染有着重要的治理作用。
生物陶瓷基复合材料是一种具有广泛应用前景的新型材料。
它在医学领域、生物工程领域和其他领域都有着重要的应用。
生物陶瓷基复合材料具有优异的生物相容性和力学性能,能够满足不同领域的需求。
随着科技的不断进步和人们对健康和环境的关注,相信生物陶瓷基复合材料将会在未来发展中发挥更大的作用,为人类的健康和生活质量提供更好的保障。
生物陶瓷材料的降解与生物活性
生物陶瓷材料的降解与生物活性生物陶瓷材料因其出色的生物相容性和生物活性而被广泛应用于医疗领域。
然而,随着时间的推移,这些材料会逐渐发生降解,对其生物活性可能会产生影响。
本文将探讨生物陶瓷材料的降解过程以及与之相关的生物活性。
首先,我们需要了解生物陶瓷材料的降解机制。
生物陶瓷材料主要分为两类:可吸收和不可吸收。
可吸收材料(如聚乳酸和羟基磷灰石)在体内会逐渐分解为无毒的代谢产物,并最终被人体完全吸收。
不可吸收材料(如氧化铝和氧化锆)不会发生明显的降解,它们在人体内部形成一种稳定的生物惰性物质。
这两类材料的降解与生物活性也有一定的联系。
生物陶瓷材料的降解过程涉及多种因素,其中pH值是一个重要的影响因素。
在人体组织中,不同的器官和细胞所处的酸碱度各不相同。
生物陶瓷材料与组织接触后,其表面会发生化学反应,从而导致材料的降解。
pH值的不同会改变材料表面的化学性质,进而影响其降解速率和生物活性。
另一个影响生物陶瓷材料降解的因素是温度。
随着温度的升高,材料的降解速率也会增加。
在体内,温度的变化通常不会对降解速率产生太大影响,因为人体能够保持相对稳定的温度。
然而,在一些特殊情况下,如高热环境下的使用,温度的升高可能会导致材料的降解速度加快,对生物活性产生负面影响。
此外,材料的晶体结构也对降解过程起着重要作用。
晶体结构的稳定性决定了材料的化学稳定性和抗降解性能。
一些生物陶瓷材料具有高度稳定的晶体结构,使其能够在体内长时间保持不变。
这种稳定性使得材料在医疗领域得到广泛应用,例如骨修复和人工关节置换术。
然而,生物陶瓷材料的降解也与其生物活性息息相关。
一种常见的生物陶瓷材料是羟基磷灰石,它具有良好的生物活性和生物降解性。
羟基磷灰石的降解速率可以控制,有助于骨重建和修复。
其降解过程中释放的离子能够促进骨细胞的增殖和骨生成。
这种生物活性使得羟基磷灰石成为一种理想的骨修复材料。
在探索生物陶瓷材料的生物活性时,研究人员还发现了一些其他有趣的现象。
《生物陶瓷材料》幻灯片
本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢! 本课件PPT仅供大家学习使用 学习完请自行删除,谢谢!
生物陶瓷材料的现状与发展
目 1. 生物陶瓷材料的概念简述
2. 生物材料的开展历程 3. 生物陶瓷材料的分类 4. 生物Fra bibliotek瓷的特点及应用
录 5. 生物材料开展的热点
6. 生物陶瓷材料的开展重点
——人工骨研究的启蒙阶段
18世纪, 主要采用天然材料作为骨修复材料, 如柳枝、木、麻、象牙及贵金属等。
生物材料的开展历程
当今人类社会使用的材料可分为金属及其合金材料、 有机材料和无机非金属材料三大类。这些材料都曾先 后被用作人工硬组织的代替物, 并在应用中取得了珍 贵的经历、教训。回忆历史, 可分为几个阶段。
生物陶瓷材料的概述
• 生物陶瓷〔Bioceramies〕是指用作特定 的生物或生理功能的一类陶瓷材料,即直 接用于人体或与人体相关的生物、医用、 生物化学等的陶瓷材料。广义讲,凡属生 物工程的陶瓷材料统称为生物陶瓷。
生物材料的开展历程
当今人类社会使用的材料可分为金属及其合金材料、 有机材料和无机非金属材料三大类。这些材料都曾先 后被用作人工硬组织的代替物, 并在应用中取得了珍 贵的经历、教训。回忆历史, 可分为几个阶段。
生物惰性陶瓷材料
生物活性陶瓷材料
生物陶瓷材料的分类
1、生物惰性陶瓷材料
• 生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定,生物相容 性好,在生物体内与组织几乎不发生反响或反响 很小。如:氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、等。
• 这类陶瓷材料的构造都比较稳定,分子中的键力 较强,而且都具有较高的机械强度、耐磨性以及 化学稳定性。主要由氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷 以及陶材组成。其中,以Al、Mg、Ti、Zr 的氧 化物应用最为广泛。
生物陶瓷复合材料发展前景
生物陶瓷复合材料发展前景生物陶瓷复合材料是一种具有良好生物适应性和力学性能的材料,具备广泛的应用前景。
随着人们对健康和美容要求的提高,生物陶瓷复合材料在医疗、美容领域的应用逐渐增加。
下面从医疗和美容两个方面来讨论生物陶瓷复合材料的发展前景。
在医疗领域,生物陶瓷复合材料具有良好的生物相容性和生物活性,可以在人体内进行骨骼修复、修复和修复。
与传统的金属和聚合物材料相比,生物陶瓷复合材料更适合人体,减少了排异反应的风险。
它可以用于人工关节、牙科修复、颅骨修复和牙骨修复等领域。
此外,生物陶瓷复合材料还可以修复耳鼻喉科疾病,如鼻中隔偏曲、骨种植和喉部疾病等。
在美容领域,生物陶瓷复合材料被广泛应用于牙齿美容和皮肤美容。
牙齿美容方面,生物陶瓷复合材料可以用于修复牙齿缺损、牙齿矫正和牙贴面等。
它具有与天然牙齿相似的颜色和质感,能够有效改善患者的牙齿外观,提高其自信心和社交能力。
皮肤美容方面,生物陶瓷复合材料可以用于填充面部细纹、深度皱纹和凹陷区域,使皮肤看起来更年轻紧致。
与其他填充材料相比,生物陶瓷复合材料具有更持久的效果,并且不会引起过敏反应。
除了医疗和美容领域,生物陶瓷复合材料还可以应用于其他领域。
例如,在汽车和航空工业中,生物陶瓷复合材料可以用于制造轻量化部件,改善车辆的燃油经济性和飞机的性能。
在能源工业中,生物陶瓷复合材料可以用于制造高温热交换器和气体净化设备,提高能源利用效率。
此外,生物陶瓷复合材料还可以用于制造电子器件、传感器和太阳能电池等。
总之,生物陶瓷复合材料具有广阔的应用前景。
随着人们对健康和美容要求的提高,生物陶瓷复合材料在医疗和美容领域的应用将会不断增加。
此外,在其他领域的应用也将推动生物陶瓷复合材料的发展。
但是,与其他材料相比,生物陶瓷复合材料的制造成本较高,制造工艺较复杂,因此还需要进一步的研究和发展,以提高其性能和降低成本,以促进其在各个领域的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
电泳沉积羟基磷灰石生物陶瓷摘要:羟基磷灰石(HAP)生物陶瓷涂层被认为是目前最好的用于替代人体硬组织的一种生物医用材料。
用异丙醇作为分散介质,对电泳沉积羟基磷灰石生物陶瓷涂层进行了系统研究。
经过制备稳定的悬浮液、电泳沉积、高温烧结等过程,在Ti6Al4V合金上得到表面均匀的羟基磷灰石生物陶瓷涂层。
研究了电泳时间与电泳沉积量和电流密度、电泳沉积量与电泳电压之间的相互关系,并讨论了这些实验参数对电泳沉积过程的影响。
介绍了羟基磷灰石制备方法的新进展,并对未来的发展前景进行了分析。
关键字:羟基磷灰石、生物陶瓷、电泳沉积一、引言羟基磷灰石(HA)能诱发新骨生长,具有良好的生物活性和生物相容性,因而成为广泛应用的植骨代用品。
在温和的条件下进行的电泳沉积(EPD)技术广泛应用于制备各种功能陶瓷、金属复合材料。
此种涂覆技术不但克服了等离子喷涂技术以上所述的缺点,并且还具有沉积层密度高、烧结活性好等优点。
电泳沉积(EPD)是悬浮液中荷电的固体微粒在电场作用下发生定向移动并在电极表面形成沉积层的过程。
在制备HAP金属基体生物陶瓷涂层方面引起了国内外学者的普遍关注,具有广阔的研究与开发应用前景。
二、电泳沉积HAP生物陶瓷涂层的工艺1、羟基磷灰石悬浮液的制备HAP生物陶瓷微粒在水溶液中难以形成稳定的胶体,因此一般选择非水体系作为电泳沉积HAP生物陶瓷涂层的分散介质。
在制备HAP 悬浮液时,为了得到稳定的悬浮液,所用溶剂要有足够的电离能力!并且在很高电压的条件下,溶液中没有在阴极上反应生成气体的离子;同时要求羟基磷灰石颗粒应具有比较大的比表面积!以便提供足够的吸附活性。
HAP悬浮液形成稳定的胶体的这个时间段称为临界陈化时间,只有在临界陈化时间之后才能采用电泳方法在基体材料表面上沉积HAP生物陶瓷涂层。
2、基体材料的预处理基体材料表面的预处理一般采用打磨抛光或化学浸蚀等方,然后除油自然风干或干燥箱干燥。
预处理后的基体材料在电泳沉积中可以明显改善基体材料与HAP电泳沉积层的结合强度。
预处理后基体材料表面形成有利于HAP沉积的极性表面,从而使基体材料表面与电泳沉积涂层之间能形成化学键合,有效地提高基体材料与涂层界面结合强度。
3、电泳沉积HAP涂层电泳沉积是由电泳和沉积两个过程联合而成,利用电泳沉积可以使悬浮颗粒沉积在金属、陶瓷、有机材料等电极表面上。
电泳沉积HAP生物陶瓷涂层分为恒电位和恒电流两种工作模式,电流密度的大小决定电泳沉积HAP生物陶瓷的沉积速度。
悬浮液中的固体微粒之所以在电极上沉积,是由于荷电的固体微粒在电极表面发生电化学氧化还原反应的缘故。
因此电泳沉积是荷电悬浮液微粒在电场作用下的迁移过程(电泳)和荷电微粒在电极表面的电极反应(电化学作用)两个串联步骤组成。
通过施以外加电压使电极间形成一定的电场强度,同时调整悬浮液荷电物质的量改变溶液的导电率,使固体微粒产生泳动。
因此采用电泳沉积可以在金属基体材料表面制作出均匀、致密、连续的涂层,即使在基体的网眼、沟孔等部位也能形成均匀的涂层。
4、电泳沉积HAP涂层的后续处理为了得到涂层与基体结合强度比较高的复合材料,要对得到的电泳涂层进行烧结。
直接烧结将产生很大的干燥收缩率,这是电泳法制备HAP生物陶瓷的一个特点。
为了使沉积层致密化,可以采用热压烧结致密,以使高温烧结时能充分自由收缩,使电泳沉积层趋于致密。
在涂层的烧结阶段,烧结所用的温度与烧结颗粒的粒径有关(烧结颗粒的粒径与烧结温度成反相关)过高的烧结温度,羟基磷灰石颗粒会发生分解,导致涂层物相组成不均。
随时间的变化,烧结过程可分为以下4个阶段,即烧结颈接触阶段、烧结颈增长阶段、烧结腔球形化阶段、烧结致密化阶段。
三、影响电泳沉积HAP生物陶瓷涂层的因素1、电泳沉积参数对沉积过程的影响图2为不同时间的条件下,电泳沉积量随电压的变化曲线;图3为不同电压的条件下,电泳沉积量随时间的变化曲线;图4为不同电压的条件下,电流密度随时间的变化曲线。
从图2和图3中可以看出,在相同的时间下,电泳沉积量与沉积电压之间基本上呈线性关系,而在相同的电压条件下!电泳沉积时间与单位沉积量不成线性关系。
考虑到实验参数之间的以上关系,可以用电容的充电模型来模拟电泳沉积过程。
需要指出的是,在其他条件相同的情况下,电泳沉积量随电压的升高而升高,随时间的延长而增多,考虑到阴极析氢和悬浮液沉淀对沉积层的影响,电泳沉积尽量在短时间内8低电压下进行。
2、HAP悬浮液的陈化HAP悬浮液形成稳定的胶体悬浮液有一个临界陈化时间,此值与悬浮液的浓度和微粒表面化学性质等因素相关,只有在临界陈化时间之后才能得到电泳沉积涂层。
一般情况下,较短的陈化时间和较高的HAP悬浮液浓度得到的涂层密度较小,陈化时间较长和HAP悬浮液浓度较低所得到的涂层密度都比较大。
3、悬浮液中酸碱的添加HAP悬浮液微粒在质子型有机溶剂中陈化的过程就是粒子表面逐渐荷电的过程。
由于质子型有机溶剂的酸碱性一般都很小,因此,HAP微粒的荷电过程进行得非常缓慢,适量添加强酸或强碱将加速HAP微粒的荷电进程,比较快速地制备稳定的HAP胶体悬浮液$酸碱的添加将改变悬浮液的pH值!不仅影响着体系的电位,而且对电泳沉积HAP涂层产生显著的影响,因此,对于同样的悬浮液,若沉积的基体材料不同,悬浮液的pH值也应作适当的调整才能得到高质量的HAP生物陶瓷沉积层。
而且适量的强酸加入到HAP悬浮液中还可以增加生物陶瓷涂层的密度。
4、极性溶剂的选择不管使用水还是有机溶剂作为分散介质都对HAP生物陶瓷电泳沉积层的性能影响很大,由于水的分解电压较低,因此无论在恒电压还是恒电流模式下,沉积过程中都将在电极基体材料表面产生大量的气泡,得到的生物陶瓷沉积层密度较小,甚至得不到完整的沉积层。
而使用非水介质得到的沉积层相对致密,若有机介质中含有少量的水,则生物陶瓷沉积层变得均匀、光滑。
5、电流和电压电泳过程中电压的选择是最重要的!而电流的大小与沉积速度成正比,同时也受外加电场强度的影响。
电泳沉积也存在着极化电流和涂层电极钝化区。
钝化区电流密度主要是由涂层孔隙度所决定的。
若施加电压太大,电极上可能发生其它电化学反应,影响HAP生物陶瓷沉积层的生成,破坏生物陶瓷沉积层的性能。
6、基体材料及其预处理基体材料本身的性质始终影响悬浮液的稳定性和电泳沉积过程,由于不同的基体材料的表面荷电过程不同,在HAP悬浮液中的!电位也不同,在同样电场强度条件下,电位大小决定粒子的淌度,影响HAP电泳沉积过程。
对基体材料的预处理是影响HAP电泳沉积的主要因素。
7、后续处理通过电泳沉积HAP可获得不同厚度的各种涂层,并能在很大程度上控制涂层厚度和形貌。
烧结温度对涂层的性质影响很大,烧结温度低,则涂层密度低,与基体材料的结合差,烧结温度高,则引起HAP分解和金属基体性质的恶化,如氧化、相变和晶粒长大。
烧结温度的降低可避免HAP纳米粉体的团聚以及防止由于在高温烧结时造成的局部颗粒长大而使涂层性能下降。
四、应用近20年来无机生物医用材料的研究及其应用十分活跃.其中备受注目的是羟基磷灰石(hydroxya patite)活性生物陶瓷材料的研究和临床应用。
羟基磷灰石简称HA或HAP.因与生物硬骨组织中的磷酸钙盐有相似的化学成分和结构,而具有良好的生物相窖性和生物活性,是一种临床应用价值很高的生物活性陶瓷材料,引起了广泛的关注。
虽然羟基磷灰石生物陶瓷材料的生物活性好,但力学性尚有不足.限制了它在人体承力部位的应用。
单一的羟基磷灰石往往难以满足医学要求.为此.人们采用不同工艺方法,开发了多种羟基磷灰石复合材料。
例如:在金属基体表面涂疆上羟基磷灰石生物陶瓷.制备成生物陶瓷/医用金属复台材料,既保持了基底金属的强度和韧性.又具有涂层的生物活性及生物相容性,成为理想的人造植骨材料。
因此,研制功能性羟基磷灰石复合材料的应用前景广阔。
五、结论电泳沉积HAP生物陶瓷涂层的原理及其工艺虽然比较简单但其影响因素却相当复杂。
电泳沉积层的性能不仅取决于悬浮液的浓度、陈化时间、酸碱的添加、极性分散介质的选择、基体材料的特性等,还与电泳电压、电流密度、电泳时间有关,并且受到悬浮液的pH值、沉积过程温度及基体表面预处理等因素的影响,此外电场强度和悬浮液的稳定性也对电泳沉积层产生很大的影响。
从理论上讲,恒电流沉积是一种较好的电泳沉积方式,但由于恒电位工作模式的电源比较容易实现。
随着材料技术的发展,人骨替代材料势必会得到进一步的开发。
电泳沉积为HAP生物陶瓷涂层植入体提供了一种全新的制备方法,这种制备方法为金属基体的表面涂层技术的发展开拓了一个新领域,它可解决传统涂层HAP制备工艺的各种不足。
参考文献:1、YEN S K,LIN C M. Cathodic reactions of electrolytichydroxyapatite coating on pure titanium J.Mater ChemPhy,2002,77:70-762、WEI M,RUYS A J,MILTHORPE C C,etal.Solution ripening ofhydroxyapatite nanoparicles:effects on electrophoretic deposition J.J Biomed Mater Res,1999,45(1):11-193、张建民,杨长春,石秋芝等.电泳沉积功能陶瓷涂层技术J中国陶瓷,2000,36(6):36-404、ANDREWS A T.Electrophoresis:Theory,Technique andBiochemical and Clinical Applications M .New York:ClarendonPress,1981,1-155、皓冰,林昌健[J].功能材料,2001,32(增刊):1297—1299.韩孟序05081029《电子陶瓷工艺原理》读书报告电泳沉积羟基磷灰石生物陶瓷050811班韩孟序05081029。