Разработка биоматериала на основе нанокомпозита ГАП/TiOy с разной стехиометрией

С.В. Ремпель, А.А. Валеева, Е.А. Богданова, Н.А. Сабирзянов показать трудоустройства и электронную почту
Получена: 01 февраля 2017; Исправлена: 26 апреля 2017; Принята: 11 мая 2017
Цитирование: С.В. Ремпель, А.А. Валеева, Е.А. Богданова, Н.А. Сабирзянов. Разработка биоматериала на основе нанокомпозита ГАП/TiOy с разной стехиометрией. Письма о материалах. 2017. Т.7. №2. С.170-174
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2017-2-170-174

Аннотация

В настоящее время активно разрабатываются композиционные материалы на основе биоактивного и биорезорбируемого гидроксиапатита (ГАП). Для улучшения механических свойств ГАП применяются различные добавки, в частности, титан, цирконий и т. д. В данной работе методом низкотемпературного отжига в вакууме получен дисперсионно-упрочнённый композиционный материал на основе нанокристаллических ГАП и монооксида титана (TiOy, y=0.92, 1.23). В качестве добавки был использован монооксид титана с разным массовым содержанием и стехиометрией (10 или 20 масс. % достехиометрического TiO0.92 или сверхстехиометрического TiO1.23). Для получения нанокристаллических порошков и смешивания исходных компонентов была использована планетарная шаровая мельница. Согласно результатам растровой электронной микроскопии (РЭМ) такой способ позволяет уже при механическом смешивании наночастиц исходных компонентов получить более плотный материал с формой частиц, облегчающей холодное прессование и спекание. Установлено, что введение в ГАП добавки TiOy приводит к понижению начальной температуры упрочнения композиционного материала на 200-250 оС. Фазовый состав и свойства конечной керамики (микротвердость, плотность) зависят от стехиометрии и содержания добавок. Методом рентгеновской дифракции в композиционном материале ГАП/20 масс. % TiO0.92 обнаружены фазы Ti4.5O5 и Ti6O11. Фаза Ti4.5O5 является упорядоченной и более стабильной по сравнению с другими фазами системы Ti-O, а фаза Ti6O11 отличается наличием кристаллографических плоскостей легкого скольжения. Наличие таких фаз положительно сказывается на механических свойствах материала. Согласно данным РЭМ, БЭТ и данным по микротвердости, полученные композиты являются нанодисперсными и превосходят ГАП без добавок по плотности и микротвердости.

Ссылки (17)

1. C. Bergmann, M. Lindner, W. Zhang, et al. Journal of the European Ceramic Society. 30 (12), 2563 - 2567 (2010).
2. C. Ergun, Z. Evis, T. J. Webster, F. C. Sahin. Ceramics International. 37, 971 - 977 (2011).
3. S. Ramesh, C. Y. Tanb, M. Hamdib, et al. International Conference on Smart Materials and Nanotechnology in Engineering. 6423 (64233A), 1 - 6 (2007).
4. S. Bose, S. Vahabzadeh, A. Bandyopadhyay. Materials Today. 16 (12), 496 - 504 (2013).
5. M. Tsukada, M. Wakamura, N. Yoshida, T. Watanabe. Journal of Molecular Catalysis A. 338, 18 - 23 (2011).
6. Wakamura M., Hashimoto K., Watanabe T. Langmuir. 19 (8), 3428 - 3431 (2003).
7. M. Okada, T. Matsumoto. Japanese Dental Science Review 51, 85 - 95 (2015).
8. M. Okada, T. Furuzono. Sci. Technol. Adv. Mater. 13 (064103), 1 - 14 (2012).
9. S. P. Yatsenko, N. А. Sabirzyanov, RF Patent No. 2104924, application 96120482 / 25, 07.10.1996, published 20.02.1998. [С. П. Яценко, Н. А. Сабирзянов. Способ получения гидроксиапатита. Патент РФ № 2104924, заявка 96120482 / 25, 07.10.1996, опубл. 20.02.1998].
10. A. A. Valeeva, A. A. Rempel, A. I. Gusev. Inorganic materials 37, 603 - 612 (2001) [A. А. Валеева, А. А. Ремпель, А. И. Гусев, Неорганические материалы, 37 (6), 716 - 727 (2001)].
11. A. A. Valeeva, S. Z. Nazarova, A. A. Rempel, Physics of the Solid State. 58 (4), 771 - 778 (2016). [А. А. Валеева, С. З. Назарова, А. А. Ремпель. ФТТ.58 (4), 747 - 753 (2016)].
12. S. М. Barinov, V. S. Komlev. Nauka. Moscow. 2005, p. 204 [С. М. Баринов, Комлев В. С. М.: Наука, 2005. 204 c.].
13. S. М. Barinov. Russ Chem. Rev. 79 (1), 15 - 50 (2010) [Баринов С. М. Успехи химии. 79 (1), 15 - 50 (2010)].
14. A. Farzin, M. Ahmadian, M. H. Fathi. Materials Science and Engineering C. 33 2251 - 2257 (2013).
15. V. P. Orlovskii, S. P. Ionov. Zhurnal Neorganicheskoi Khimii. 40 (12), 1961 - 1965 (1995). [В. П. Орловский, С. П. Ионов Ж. неорг. химии. 40 (12). 1961 - 1965 (1995)).
16. T. Nakano, K. Kaibara, et al., Materials Transactions. 43 (12), 3105 - 3111 (2002).
17. D. Mondal, L. Nguyen, IH Oh, BT Lee. J Biomed Mater Res A. 101, (5), 1489 - 1501 (2013).

Другие статьи на эту тему