超长纳米线HAP的合成及其抗菌生物陶瓷的制备
羟基磷灰石(HAP)与生物体硬组织有相似的化学成分和结构,具有良好的生物活性和相容性,被广泛用于骨替代材料和金属植入物的涂层材料,但现有植入体因无抗菌性能而无法防止手术过程中的细菌感染等问题.为了克服植入体的这种不足,本文成功制备了超长HAP纳米线,通过在HAP多孔陶瓷结构中原位合成纳米ZnO,成功赋予了HAP生物陶瓷抗菌性能.首先,通过简单的溶剂热法成功制备出了直径约为14 nm、长度72μm的超长HAP纳米线,其长径比和亲水性均随合成体系中NaOH浓度的增大而呈现先增大后减小的趋势.当NaOH浓度为1.5 mol/L时,HAP纳米线的长径比达到最大值(5143),且亲水性最好.其次,以HAP纳米线为原料成功制备了HAP陶瓷.实验研究表明,随烧结温度的升高,陶瓷逐渐变得致密,其相对密度逐渐增加,气孔率逐渐减小.烧结温度达到800oC时,开始有相变产生,HAP逐渐转变为β-TCP;当烧结温度达到900oC时,陶瓷样品中的纳米线逐渐失去原有形态,气孔率达到最小(2.2%).再次,在多孔HAP陶瓷结构中原位合成纳米ZnO,成功制得了ZnO@HAP生物陶瓷.经检测,ZnO@HAP生物陶瓷对大肠杆菌和金黄色葡萄菌均有明显的抗菌性能,且随HAP陶瓷烧结温度的升高,其抗菌性能呈现降低的趋势.ZnO@HAP生物陶瓷的抗菌性能主要受陶瓷结构中生长的ZnO含量的影响.当烧结温度较低时,气孔率较大,因此,在HAP陶瓷中生长的ZnO含量较多,对大肠杆菌和金黄色葡萄菌的抑菌效果明显.同时,为了降低HAP纳米线的合成成本,本文对重复利用反应残液合成HAP的工艺进行了研究.采取了反应残液直接利用法和残液复配法两种方法.各自循环四次后,得到的样品均为HAP纳米线,虽然长度略有减少的趋势,但长径比依然很大.因此,尽管这两种方法仍存在某些不足,但对降低合成HAP纳米线的成本方面,提供了一定的参考数据.
- 作者：
- 陈丽丽
- 学位授予单位：
- 中国民航大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2018年
- 导师姓名：
- 李酽
- 中图分类号：
- TB383.1；TQ174.75
- 关键词：
- 生物陶瓷；抗菌性能；氧化锌
- Bioceramics； Antimicrobial properties； zinc oxide