Механические свойства и микроструктура биокерамики на основе трикальцийфосфата

МЕХАНИЧЕСКИЕ  СВОЙСТВА И МИКРОСТРУКТУРА БИОКЕРАМИКИ  НА ОСНОВЕ ТРИКАЛЬЦИЙФОСФАТА

Цванг Ф.М.

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт металлургии и  материаловедения им. А.А. Байкова Российской академии наук, Москва, Россия,

fedorcv@mail.ru 

Разработка материалов для медицины является одной из важнейших  задач современного материаловедения. Наиболее перспективным материалом для использования в инженерии костной ткани является трикальцийфосфат (ТКФ). ТКФ обладает подходящей биорезорбируемостью и биологической совместимостью. В данной работе исследуется микроструктура, прочность и трещиностойкость трикальцийфосфатовой керамики.

Нанодисперсные порошки ТКФ  были получены гетерофазным синтезом в планетарной мельнице из разных исходных реагентов: Са(ОН)₂ и (NH₄)₂HPO₄, CaO и (NH₄)₂HPO₄. Из синтезированных порошков получали образцы при удельном давлении 100 МПа. Производили обжиг полученных прессовок при температурах 900, 1000, 1100, 1200, 1300 и 1400 °С. Были получены образцы с пористостью 1-50 %. По данным рентгенофазового анализа получен чистый β-ТКФ до 1300 °С, а при более 1300 °С смесь α-ТКФ и β-ТКФ. По результатам сканирующей электронной микроскопии установлено, что размер кристаллов увеличивается с ростом температуры обжига от 0,8 до 3 мкм (рис. 1). По данным механических испытаний было установлено, что наилучшими свойствами обладает ТКФ, синтезированный из исходных реагентов на основе Са(ОН)₂. По данным измерений прочности при изгибе было установлено, что более высокой прочностью 95МПа в данной линейке температур обладают образцы, обожженные на 1100°С.

                                        а)                        б)            в)

Рис 1. Микрофотографии  образцов при температуре обжига: а) - 1100 °С, б) - 1200 °С и в) - 1300 °С

Автор выражает глубокую благодарность  чл.-корр., РАН С.М. Баринову; за руководство работой к.т.н. Федотову А.Ю; за проведение исследований микроструктуры м.н.с. Петраковой Н.В.; за помощь в работе сотрудникам лаборатории ККМ №20 ИМЕТ РАН: д.т.н. Комлеву В.С., к.т.н. Смирнову В.В., к.х.н. Фадеевой И.В., к.т.н. Фомину А.С., асп. Гольдберг М.А., к.т.н. Егорову А.А., м.н.с. Антоновой О.С.; за проведение исследований материалов: к.х.н. Сиротинкину В.П.