火焰干燥法制备低结晶度羟基磷灰石微球(英文)

利用火焰干燥法将3种不同性质的羟基磷灰石(HA)料浆分别制得不同结构的微球。通过透射电镜(TEM)、X线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)分别研究不同磷灰石料浆中颗粒的微观结构、所得HA微球的相组成及其表面形貌,进而分析料浆性质及干燥工艺参数对所得HA微球结构的影响。TEM结果表明,随着磷灰石料浆反应陈化时间的延长,其中的纳米颗粒形貌由球状的非晶态转变为针状的纳米晶态;低温条件下HA料浆的结晶程度明显降低。XRD结果表明:火焰干燥所得3种HA微球的结晶程度和其对应料浆的结晶程度一致。SEM结果显示:去氨水后的纯HA料浆经火焰干燥所得微球的球形度最好,含有氨水的HA料浆所得微球具有表面开口的空心结构,而冰水混合物料浆所得HA微球球形度最差。     

微束等离子喷涂气体对HA涂层结晶度的影响

采用微束等离子喷涂方法,分别选用工业纯氩气和含50%氦气的氦氩混合气体为工作气体,在Ti-6Al-4V基体上制备羟基磷灰石涂层.通过SEM和XRD对涂层形貌、相组成和结晶度进行研究.结果表明,两种工作气体均可以制备杂质相含量少且不产生TTCP(磷酸四钙)和CaO等杂质相的涂层,结晶度高于70%,对植入体在体内的稳定性有利.采用氦氩混合气体为工作气体的微束等离子弧热焓值高于氩气工作气体,前者涂层中的结晶相主要以再结晶的为主,后者结晶相以大量未熔HA内核为主.     

煅烧对离心雾化制备羟基磷灰石微球结构和性能的影响

在较低温度下对离心喷雾干燥所制备的羟基磷灰石微球进行煅烧,并利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积分析仪以及激光粒度分析仪等分析手段,研究了煅烧对羟基磷灰石微球的相组成、微观结构以及比表面积、孔体积和粒度等性能的影响。结果表明,经400℃煅烧,微球比表面积、孔体积及其粒度均明显增大;随煅烧温度升高,比表面积和孔体积均略有降低。     

煅烧对羟基磷灰石微球孔隙特征的影响

研究煅烧温度和保温时间对羟基磷灰石微球孔隙特征的影响,分别用比表面积-孔隙率分析仪,扫描电镜对其孔隙特征进行表征。结果表明,随煅烧温度增加,羟基磷灰石微球的孔径尺寸逐渐增加,但孔体积逐渐降低;当煅烧温度为500℃时,孔径尺寸随着保温时间的增加而呈现逐渐增大的趋势,而孔体积则有降低趋势,但是总体变化不大。     

晶化处理对HA/(HA+TiO2)涂层组织结构的影响

用X射线衍射仪（XRD）、电子探针（EPMA）等检测手段，以晶化处理对大气等离子喷涂法在纯钛表面制备的HA／（HA＋TiO2）复合涂层为研究对象，探讨了晶化处理对HA／（HA＋TiO2）涂层组织结构和成分分布的影响。结果表明：晶化处理后HA／（HA＋TiO2）涂层结晶度明显提高；（HA＋TiO2）过渡层中交替分布的HA和TiO2结合致密；涂层表面裂纹比对应纯HA涂层细小，涂层内部结合致密，证实TiO2的加入具有缓和应力的作用。     

微束等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层

采用微束等离子喷涂系统制备羟基磷灰石涂层,通过扫描电子显微分析(SEM)和X射线衍射分析(XRD)对涂层形貌、相组成和结晶度进行了研究.结果表明,随着喷涂电流和离子气流量的增加,羟基磷灰石粒子的熔化和撞击后的铺展更充分,在70～130 mm范围内随着喷涂距离的增加粒子熔化程度增加.适当的喷涂工艺条件下微束等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层的结晶度可以相当或高于传统大气等离子喷涂制备的涂层,有利于涂层在体液环境中稳定性的提高.     

锂离子电池富镍正极基础科学问题：前驱体高温锂化过程结构演变及调控

为合成高性能富镍正极,需采用较优的煅烧温度、煅烧时间、降温程序等锂化特定形态的氢氧化物前驱体,以可控形成具有较优晶体结构及晶粒形态的正极材料。然而,由于煅烧过程涉及参数多且变化范围大,合理设计制备具有理想结构和形态的富镍正极所需煅烧工艺仍然具有挑战性。为此,需深入理解前驱体和锂盐高温煅烧为正极过程的物相、结构、形貌等的演变方式及形成规律,以为富镍正极煅烧工艺设计及材料定向调控提供参考。本文首先介绍了前驱体高温锂化过程物相、结构演变及反应机制,包括从热力学相平衡角度简要分析的相组成变化、基于原位测试及理论计算分析的前驱体锂化过程反应机制及物相演变以及降温过程发生的显著影响富镍正极材料性能的表面重构现象。其次,介绍了前驱体锂化过程的形貌影响因素及演变方式。最后,对富镍正极煅烧过程面临的问题进行了探讨。本文系统总结前驱体煅烧过程结构演变及调控规律,以期为相关专业人员开发富镍正极提供参考。     

高结晶度六方氮化硼的制备及表征

以硼酸和三聚氰胺为原料,在新型高温感应电炉中加热1 800 ℃进行热处理,制备六方氮化硼粉体样品,并通过扫描电镜、X射线衍射仪等设备,以及激光粒度分析、化学分析等手段对所制样品进行表征。结果表明:在设定的工艺条件下制备出结晶度高、纯度高、晶粒大的六方氮化硼。      

原位合成HA过程中Y2O3的作用机理

利用DTA和XRD分析技术对CaHPO4 ·2H2 O CaCO3 和CaHPO4 ·2H2 O CaCO3 Y2 O3 2种体系在加热过程中的相变机理进行了对比实验和研究。结果表明 :Y2 O3 对CaHPO4 ·2H2 O CaCO3 混合体系在 80 0℃以下的物理化学变化过程不产生影响 ;但在 90 0℃以上时 ,稀土对HA生物陶瓷的原位烧结合成具有催化作用 ,使反应合成的开始温度降低了 134℃左右 ,且增加了 β TCP和HA的高温稳定性 ,使 β TCP向α TCP发生晶型转变的温度提高约 47℃ ,使HA的分解温度提高约 38℃。这有利于生成更多的HA。     

微束等离子喷涂制备羟基磷灰石涂层微观结构的特征研究

目的 通过与大气等离子喷涂和超音速火焰啧涂的对比,研究微束等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层的微观组织特点.方法 以高结晶度的羟基磷灰石粉末为原料,采用三种不同的喷涂方法(微束等离子喷涂、大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂),在Ti-6Al-4V基体上制备羟基磷灰石(HA)涂层.利用冷场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对三种涂层的形貌、相组成和择优取向进行分析.结果 与大气等离子喷涂及超音速火焰喷涂制备的涂层相比,应用该设备制备的羟基磷灰石涂层表面平整致密,无大量的气孔存在;涂层截面呈典型的层状结构,在近三分之一表面处观察到柱状晶;涂层中仅有少量的非晶相及分解相,结晶度高达90％以上.这些特征均有利于羟基磷灰石涂层在体液环境中的稳定性.结论 比较三种喷涂方法,采用微束等离子喷涂制备的羟基磷灰石涂层致密,结晶度高,杂相少,且存在择优取向的柱状晶.     

煅烧骨的制备及理化和生物学性能

取新鲜牛股骨髁松质骨部位,经化学循环脱脂和脱蛋白后,高温煅烧(950℃～1450℃)制得白色煅烧骨.利用环境扫描电镜(ESEM)观察样品的孔隙结构和结晶状况,煅烧骨为类似人骨的具有天然网状孔隙的结构,多数孔径大小为100μm～500μm;用多孔陶瓷显气孔率、容重试验方法测定不同烧结温度下煅烧骨孔隙率为63%～81%,容重为0.58g/cm3～1.06g/cm3;在万能电子材料试验机上测量煅烧骨的抗压强度为3.5MPa～16.1MPa;X射线衍射分析(XRD)表明煅烧骨的晶相为羟基磷灰石(HA)和少量的CaO,基本保留了天然骨的无机矿物相.另外,样品的红外光谱分析(FTIR)和能谱分析(EDX)表明煅烧骨中含有天然骨中特有的碳酸根(CO32-)和Mg,这也是区别于人工合成HA之处.煅烧骨和海绵浸浆高温烧结HA在模拟体液中浸泡后,材料表面矿化形成类骨磷灰石的难易程度表明煅烧骨有较强的生物活性.成骨细胞与煅烧骨立体培养结果确定了煅烧骨与细胞的良好相容性.     

分散剂对HA 粒径及形貌的影响

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 和聚乙二醇(PEG) 为分散剂,采用包覆沉淀法制备纳米羟基磷灰石(HA)胶体,经干燥和烧结后获得HA 粉体,并利用X 射线衍射仪、透射电子显微镜考察了所得粉体的物相和形貌。结果表明,CTAB 或PEG 的添加量均对羟基磷灰石颗粒的形状和粒径有影响,控制合适的添加量可以使粒径变小,长径比增大。     

空心玻璃微球表面仿生沉积羟基磷灰石涂层

用NaOH和生物活性玻璃依次对空心玻璃微球进行预处理.将处理过的空心玻璃微球浸泡在1.5 SBF溶液中,仿生沉积得到羟基磷灰石涂层.利用X射线衍射仪、扫描电镜以及热场发射扫描电镜对空心玻璃微球和涂层进行表征.结果表明,浸泡15天后在空心玻璃微球表面形成一层均匀致密的羟基磷灰石涂层,随时间延长涂层厚度增加.     

水蒸气处理对钛合金表面羟基磷灰石涂层结构的影响

目的 制备结晶度较高且裂纹较少的羟基磷灰石涂层。方法 采用等离子喷涂法,在不同功率下,于钛合金表面制备羟基磷灰石涂层。通过水蒸气处理法,在不同温度下处理羟基磷灰石涂层。使用扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析羟基磷灰石的表面形貌和晶体结构。结果 当等离子喷涂功率从20 kW增大到29 kW时,羟基磷灰石涂层的沉积效率先增大后稳定,涂层结晶度先增大后减小,涂层中氧化钙的含量先增大后稳定。当喷涂功率为23 kW时,羟基磷灰石涂层结晶度较高。水蒸气处理能明显去除涂层中的α-磷酸三钙、β-磷酸三钙和氧化钙,当水蒸气处理温度从140 ℃增大到200 ℃时,羟基磷灰石涂层晶粒由棒状向颗粒状转变,涂层结晶度不断增大,涂层中磷酸四钙的含量先减小后增大,较高的温度会造成涂层表面微裂纹的产生。在模拟体液中浸泡后,经过水蒸气处理的涂层表面会诱导生成较纯的羟基磷灰石。180 ℃水蒸气处理后的涂层表面会沉积一层均匀的羟基磷灰石,生物活性较高。结论 羟基磷灰石涂层的结晶度随等离子喷涂功率的增大,先增大后减小,随水蒸气处理温度的上升而增大。在合适条件下制得的羟基磷灰石涂层具有较高的生物活性。     

超声波和热处理对羟基磷灰石结晶度和形貌的影响

以Ca(NO3)2·4H2O和(NH4)2HPO4为原料,采用化学沉淀法,在超声波和机械双重搅拌下,常压合成了羟基磷灰石(简称HA).对热处理前后的产物进行了X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)分析.结果表明:热处理能显著提高HA粉体的结晶度;热处理前的HA粉体晶粒尺寸较小,热处理后HA晶粒长大.采用超声波和机械双重搅拌获得的HA粉体的结晶度比采用单纯机械搅拌获得的HA粉体的结晶度高.而且,采用双重搅拌获得的HA粉体晶粒大小比较均匀,形状趋于球形,且团聚粘联现象减少,分散性好.     

多孔钛表面负载HA重金属吸附材料的新方法

研究了以多孔钛为基体,采用超高频感应热/水热法负载HA涂层的新方法,借助XRF、XRD、FTIR、SEM等手段对HA的成分、结构及形态进行了表征,并运用ICP考察其对水溶液中Pb2+,Cr2+,Ni2+的吸附作用。结果表明,所制得的HA晶格中含有大量碳酸根,对Pb2+,Cr2+,Ni2+的吸附效率分别达到97.5%、97.3%、97.6%。     

Sol-Gel法合成纳米羟基磷灰石及晶粒生长、结晶度的研究

以Ca(NO3)2·4H2O与H3PO4为前躯体,采用溶胶-凝胶法制备出纳米羟基磷灰石(HA)粉体。通过差热分析仪、X-射线衍射仪、SEM对HA粉体及烧结体进行了表征和分析,采用阿基米德排水法测试了样品密度。结果表明:粒径分布均匀、呈球形、团聚极少,a轴方向和c轴方向的晶粒尺寸分别为10~30nm和20~50nm,随着温度的升高颗粒的尺寸和结晶度增大。600℃烧结2h得到纯度高、晶化好的HA;800和900℃烧结样品中出现的少量Ca3(PO4)2和CaO是由于HA的分解和含磷前躯体的挥发所致。     

壳聚糖原位复合纳米羟基磷灰石缓释微球

利用高压微囊成型装置,以壳聚糖为有机基质,通过原位复合纳米羟基磷灰石,制备载淫羊藿苷复合微球,构建一种新型载药复合微球。结果表明:制得的复合微球形态圆整,粒径约为200μm且分布均匀;原位形成的羟基磷灰石达到纳米级;复合微球对淫羊藿苷形成了良好的包覆,并对成骨细胞具有促进增殖的作用。     

HA涂层的电结晶-水热合成及其附着性与结构稳定性探讨

采用电结晶水热合成法在室温条件下从含钙、磷离子的电解水溶液中电结晶沉积磷酸钙涂层,经蒸汽处理和真空煅烧后在钛合金基体上获得羟基磷灰石生物涂层．用ＳＥＭ,ＸＲＤ,ＩＲ分析了涂层的组织、结构和化学组成,分析了羟基磷灰石涂层的形成原理,用粘结拉伸法测量了涂层的结合强度,并在模拟体液中研究了涂层的生物化学稳定性．结果表明：电结晶形成的ＣａＨＰＯ４·２Ｈ２Ｏ涂层经水热处理后,转变为羟基磷灰石．涂层由针状晶体组成,均匀性和粘结性好,纯度高;涂层的结合强度在１５ＭＰａ左右,涂层在模拟体液中浸泡１２个月后化学成分并未发生改变,但质量因降解而减少．     

HA粉末粒径对微束等离子喷涂扁平粒子形貌及涂层微结构的影响

目的研究粉末粒径对微束等离子喷涂羟基磷灰石(HA)扁平粒子形貌和涂层的微观组织结构的影响。方法选取三组不同粒径范围(25～38μm、38～45μm、45～63μm)HA球形粉末,采用微束等离子喷涂方法在经镜面抛光的Ti-6Al-4V基体上收集扁平粒子,在经过喷砂处理的Ti-6Al-4V基体上沉积HA涂层。利用冷场发射扫描电子显微镜和X射线衍射仪,对扁平粒子形貌,以及涂层的形貌、相组成和择优取向进行分析。通过激光共聚焦显微镜(LSCM)观察扁平粒子的三维相貌,并对比分析扁平粒子的差异。结果微束等离子喷涂过程中,可形成几种典型形貌特征的扁平粒子,一是中间区域较厚,边缘位置较薄的扁球形;二是中间区域较薄,边缘位置较厚的圆盘状,该种扁平粒子相比于扁球形,其厚度较薄,直径较大;三是边缘位置存在"指状"溅射的圆盘状,其厚度与圆盘状扁平粒子厚度相当,但其直径范围较大。HA涂层的结晶度随着粉末粒径的减小而减小,HA的分解和非晶化逐渐增强,涂层的择优取向强度减弱,涂层中柱状晶比例减少。结论微束等离子喷涂过程中,粉末粒径对扁平粒子形貌和涂层相结构有显著影响。随着粒径的增加,扁平粒子由扁球形转变为边缘有少量"指状"溅射的圆盘状。粒径较小的HA粉末在等离子焰流中的熔化程度较高,导致涂层中分解相和非晶相含量增多,择优取向程度减小。