BaTiO3/HA纳米材料的制备与性能表征

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羟基磷灰石(Hydroxyapatite,简称HA或HAP)是公认的性能优良的骨组织修复材料,具有很好的生物相容性和生物活性。电活性陶瓷钛酸钡(BaTiO3)具有良好的压电性和力学性能。BaTiO3/HA复合材料,不仅具备压电效应,能促进成骨细胞的增殖与分化,而且具备生物活性和骨结合能力,符合骨组织工程的生物学要求。目前,国内外对BaTiO3/HA复合材料的研究报道主要集中在大粒径商用BaTiO3与HA粉机械混合后再处理,对两者进行纳米尺度上的复合研究报道比较少。本文采用两种水热方法获得BaTiO3/HA纳米复合粉体,对其物相和微观形貌进行表征,并研究了复合陶瓷材料的电学、力学和生物学性能。获得以下结论:(1)采用液-液混合水热法制备所得BaTiO3/HA复合产物粉体,含BaCO3和Ca3(PO4)2两种杂质相,产物尺寸大约为230nm,以HA纳米颗粒包覆BaTiO3纳米球体的形式合成;(2)采用固-液混合水热法制备所得BaTiO3/HA复合粉体,无杂质相生成,产物尺寸约为100nm左右,复合产物中BaTiO3为球形颗粒,而HA则以本身的不规则纳米颗粒均匀分散在BaTiO3纳米球体周围;(3)液-液混合水热法所得复合陶瓷的压电系数d33值(0.26pC/N);而固-液混合水热法所获得BaTiO3/HA复合陶瓷压电系数d33为0.58pC/N,非常接近人骨压电系数d33值0.7pC/N;且前者的抗压强度为36.2MPa,而后者抗压强度达67.4MPa;(4)固-液混合水热法制备所得BaTiO3/HA纳米复合陶瓷经过毒理性分析,毒性为0级,无细胞毒性。
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