溶胶-凝胶法制备含氟羟基磷灰石生物涂层的特点及研究进展

含氟羟基磷灰石(FHA,Ca10(PO4)6(OH2-xFx),0＜x＜2)涂层由于比羟基磷灰石(Ca10(PO4)6-(OH)2,HA)涂层的溶解度低、热膨胀系数小且生物活性好在临床医学中有着更加广泛的应用前景.介绍了FHA的结构特点、FHA涂层的制备工艺,并重点陈述了溶胶-凝胶技术在制备FHA涂层中的应用.最后在综述国内外研究进展的基础上,提出了目前研究中存在的不足,并展望了FHA涂层今后的研究和发展趋势.     

碳/碳复合材料表面的含氟磷灰石生物活性涂层

用超声电沉积与离子交换相结合的方法在碳/碳复合材料表面制备含氟磷灰石(FHA)生物活性涂层,研究了离子交换时间和氟化钠浓度对含氟磷灰石(FHA)生物活性涂层的形貌、结构和组成的影响.结果表明:离子交换后的涂层是羟基磷灰石(HA)和含氟磷灰石(FHA)混合物,离子交换前后其表面形貌均呈片状晶体.随着离子交换时间的延长或氟化钠浓度的增加,HA含量降低,FHA含量升高,涂层的晶粒尺寸和致密性均发生变化.离子交换后其涂层与基体的结合强度略有增强,其原因是FHA的热膨胀系数与碳/碳复合材料基体更为匹配,涂层的残余应力减小.     

锆镍掺杂量及烧结温度对M型钡铁氧体吸波性能的影响

利用溶胶-凝胶法,在1 200～1 400℃烧结制备了Zr~(4+)-Ni~(2+)共掺杂钡铁氧体Ba(ZrNi)_xFe_(12-2x)O_(19)(x=0.6～0.9),研究了掺杂量及烧结温度对M型钡铁氧体晶相结构、微观形貌、电磁性能和吸波性能的影响。结果表明随着锆镍掺杂量和烧结温度的增加,样品的晶体结构和化学成分不发生变化,都形成了片状的单相锆镍掺杂钡铁氧体。晶粒尺寸随掺杂量增加几乎不变化而随烧结温度提高逐渐从100～300 nm增加到1～2 mm。所有样品中均可观察到多自然共振峰,自然共振强度随掺杂量的增加整体呈下降的趋势,而介电常数随烧结温度升高会显著增加。最终,1 400℃烧结的掺杂量x=0.6的样品可获得最优异的吸波性能,在匹配厚度3.25 mm下,最小反射损耗为-16.4dB,同时有效吸波频宽可达5.22 GHz(8.62～13.84 GHz)。     

氟和碳酸根共替代对羟基磷灰石性能的影响研究

以湿化学法制备了碳氟共替代羟基磷灰石(CFHA)。通过X射线衍射(XRD)、高温膨胀仪、扫描电镜(SEM)和电子万能试验机研究了氟和碳酸根共替代对CFHA高温热稳定性、高温烧结性能、热膨胀系数和抗折强度的影响。结果表明,湿CO2保护气氛有利于碳酸根的热稳定性,失重主要取决于碳酸根含量,碳氟替代对碳酸根的分解温度无明显影响。碳酸根替代促进烧结,而氟替代不利于烧结。碳酸根和氟的共替代能够降低CFHA的高温热膨胀系数(CET)和提高抗折强度。     

FHA涂层的制备及生物活性

采用沉淀法制备了F掺杂HA的FHA(Ca_(10)(PO_4)_6(OH)F)粉末,并通过电泳沉积在钛合金(Ti6Al4V)表面制备了FHA涂层。通过X射线衍射(XRD),扫描电镜(SEM),能谱仪(EDS)研究了基体预处理方式对涂层形貌和结合力的影响,并且研究了涂层的生物活性。结果表明:酸处理后涂层表面有微裂纹存在,酸处理+碱处理后的涂层表面无裂纹并具有更高的结合强度;FHA涂层浸泡后表面形成缺钙类骨磷灰石,成花瓣状生长,长度为几百纳米,具有优良的生物活性。     

钙掺杂对SrLaCo铁氧体微结构及磁性能的影响

采用陶瓷工艺制备了永磁铁氧体Sr0.55-xCaxLa0.45Fe10.85Co0.35O19(0≤x≤0.35),以X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)对材料的物相组成和微观形貌进行了表征,以铁氧体永磁测量仪对材料的磁性能进行了检测。结果表明,钙掺杂后磁体主要由M相组成,但钙掺杂量x=0.25时磁体中出现了少量的Fe2O3相。钙掺杂后磁体的晶粒尺寸、长径比增加,当x=0.25时,a向平均晶粒尺寸(平行于试样表面方向)达到1.23μm,长径比达到2.32。随着钙掺杂量增加磁体的剩磁逐渐减小,而钙掺杂量对磁体的矫顽力影响比较复杂,当掺杂量x=0.05、0.35时磁体的矫顽力表现为减小,当掺杂量x=0.15、0.25时磁体的矫顽力明显提高。     

(Mg2Si1-xSbx)0.4-（Mg2Sn）0.6固溶体合金的制备及热电输运特性

以Mg、Si、Sn、Sb块体为原料,采用熔炼结合放电等离子烧结(SPS)技术制备了n型(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6(0≤x≤0.0625)系列固溶体合金.结构及热电输运特性分析结果表明:当Mg原料过量8wt%时,可以弥补熔炼过程中Mg的挥发损失,形成单相(Mg2Si1-xSbx)0.4-(Mg2Sn)0.6固溶体.烧结样品的晶胞随Sb掺杂量的增加而增大;电阻率随Sb掺杂量的增加先减小后增大,当样品中Sb掺杂量x≤0.025时,样品电阻率呈现出半导体输运特性,Sb掺杂量x>0.025时,样品电阻率呈现为金属输运特性.Seebeck系数的绝对值随Sb掺杂量的增加先减小后增大;热导率κ在Sb掺杂量x≤0.025时比未掺杂Sb样品的热导率低,在Sb掺杂量x>0.025时高于未掺杂样品的热导率,但所有样品的晶格热导率明显低于未掺杂样品的晶格热导率.实验结果表明Sb的掺杂有利于降低晶格热导率和电阻率,提高中温区Seebeck系数绝对值;其中(Mg2Si0.95Sb0.05)0.4-(Mg2Sn)0.6合金具有最大ZT值,并在723 K附近取得最大值约为1.22.     

复相铁氧体材料的的放电等离子体烧结合成

采用化学共沉淀法制备了名义组成为xFe+BaFe12O19(0≤x≤1,△x=0.2)的共沉淀前驱体,研究了该前驱体在放电等离子体烧结条件下形成复相铁氧体材料的结晶行为和烧结体的磁性能.结果表明,所有烧结体中均没有Fe2O3中间相形成,x=0时烧结体为单相M型钡铁氧体(BaM),0相似文献   

Ga取代Mn对固体氧化物燃料电池阳极材料La_4Sr_8Ti_(11)Mn_(1-x)Ga_xO_(38-δ)微结构、性能的影响

采用球磨-高温固相法合成固体氧化物燃料电池阳极材料La4Sr8Ti11Mn1-xGaxO38-δ(x=0、0.25、0.50、0.75),并研究Ga取代量对该系列材料(LSTMG)的晶体结构、热膨胀系数(TEC)、电子电导率的影响规律。研究结果表明,随着Ga取代量的增加,LSTMG的晶格常数逐渐减小,电子电导率先增加后降低,热膨胀系数呈现先降低后增加的趋势。当x=0.50时,该系列材料具有较好的综合性能。     

V^5＋取代对Mg4（SbNb1-xVx）O9陶瓷介电性能的影响

研究了不同V5 含量Mg4(SbNb1-xVx)O9[MSNV,0.05≤x≤0.3]系陶瓷的烧结特性、微观结构和微波介电性能.结果表明:一定量V5 取代能够明显降低该陶瓷的烧结温度.在所有组成范围内,XRD显示了单一刚玉型结构.随V5 针含量的增加,样品的介电常数ε和品质因数Q·f先增大后减小,样品的谐振频率温度系数Tf逐渐减小,这是由于V5 的取代使得B位键价增强所致.在x=0.15,1250℃烧结,可获得εr=9.98,Q·f=20248GHz(8GHz),Tf=-23.3x10-6.K-1的新型微波介质陶瓷.     

La_2O_3和Y_2O_3掺杂ZrO_2复合材料的高温相稳定性、抗烧结性及热导率

采用化学共沉淀煅烧法制备不同La2O3掺杂量的La2O3-Y2O3-ZrO2(YSZ)复合陶瓷粉末,研究该复合陶瓷粉末的高温相稳定性、抗烧结性及热物理性能,并与传统应用的YSZ陶瓷粉末进行对比,以探讨La2O3-YSZ作为热障涂层材料应用的可能性。采用XRD分析陶瓷粉末的晶体结构和物相组成,研究La2O3掺杂量对YSZ高温相稳定性的影响。采用SEM观察陶瓷烧结体的微观形貌,研究La2O3掺杂对YSZ抗烧结性的影响。采用激光脉冲法测定热扩散率,通过计算得到材料的热导率。结果表明:YSZ和不同La2O3掺杂量的La2O3-YSZ均由单一的非平衡四方相ZrO2(t′-ZrO2)组成。经1 400℃热处理100h后,YSZ中t′-ZrO2完全转变为立方相ZrO2(c-ZrO2)和单斜相ZrO2(m-ZrO2),在0.4mol%~1.4mol%La2O3掺杂范围内,La2O3-YSZ的相稳定性均优于YSZ,其中1.0mol%La2O3掺杂的YSZ(1.0mol%La2O3-YSZ)经热处理后无m-ZrO2生成,表现出良好的高温相稳定性。此外,1.0mol%La2O3-YSZ较YSZ具有较高的抗烧结性和较低的热导率。在室温至700℃范围内,1.0mol%La2O3-YSZ的热导率为1.90~2.17 W/(m·K),明显低于YSZ的热导率(2.13~2.33 W/(m·K))。     

Er2O3掺杂Gd2(Zr0.8Ti0.2)2O7陶瓷的物理性能

用固相反应法制备(Gd_1-xEr_x)₂(Zr_0.8Ti_0.2)₂O₇(摩尔分数x=0,0.2,0.4)陶瓷并测试其晶体结构、显微形貌和物理性能,研究了Er₂O₃掺杂的影响。结果表明,(Gd_1-xEr_x)₂(Zr_0.8Ti_0.2)₂O₇陶瓷具有立方烧绿石结构,显微结构致密,在室温至1200℃高温相的稳定性良好;Er³⁺掺杂降低了陶瓷材料的热导率和平均热膨胀系数,当x=0.2时,其1000℃的热导率最低(为1.26 W·m^-1·k^-1)。同时,Er³⁺掺杂还提高了这种材料的硬度和断裂韧性。     

沉淀法制备氟羟基磷灰石的影响因素

采用沉淀法制备了纳米氟羟基磷灰石(FHA), 研究了合成温度、初始氟离子浓度和 pH 值对氟替代的影响. 用 X 射线衍射和红外光谱表征了FHA粉体的物相组成和晶体结构变化, 用透射电镜观察了FHA的形貌. 结果表明: 氟替代会导致晶格参数和键能的变化, 随着合成温度或原料中氟浓度的升高, FHA 晶粒尺寸和长径比增大; 相组成主要受pH值控制, 考虑到OH^–和F ^–对羟基空位的竞争, 高pH值不利于氟替代.     

Ba5Zn4Y8O21:Ho^3+,Yb^3+上转换发光粉的制备与发光性能研究

为实现以Ba5Zn4Y8O21为基质的上转换三基色发光,采用固相合成法于1200℃下制备了Ba5Zn4Y8O21:Ho^3+,Yb^3+发光粉,并对其绿光发射特性进行了研究。980 nm激发下的上转换发射光谱测试结果证实,最佳掺杂浓度下的Ba5Zn4Y8O21:14%Yb^3+,0.15%Ho^3+主要呈现5S2/5F4→5I8跃迁所致的548、553 nm绿光发射,而5F5→5I8和5S2/5F4→5I7跃迁产生的664、758nm红光和近红外光发射非常微弱。而且,绿光强度随激发功率呈线性变化,在20.7 mW/cm^2功率密度范围内,绿红光分支比最高达13.16,呈现优异的色纯度。上转换发光热稳定性测试结果表明,样品的发光效率随样品温度的升高略有下降,50℃时发光强度降低仅9.75%。上述结果证实,Ba5Zn4Y8O21:Ho^3+,Yb^3+是一种优质的绿光上转换发光材料。     

低温共烧多层AlN陶瓷基片

介绍由高热导率ＡｌＮ陶瓷与金属Ｗ制备的低温共烧多层ＡｌＮ基片，研究了以Ｄｙ２Ｏ３为主的添加系统对低温烧结ＡｌＮ性能，显微结构的影响。     

Sol-gel prepared β-TCP/FHA biphasic coatings

β-tricalcium phosphate/fluoridated hydroxyapatite (β-TCP/FHA) biphasic coatings were prepared on titanium alloy substrate by means of sol-gel method. The coatings combine the initial dissolution of β-TCP with the long-term stability of FHA to create a high quality bioactive coating. Ca(NO₃)₂, P₂O₅ and HPF₆ were dissolved in ethanol respectively and mixed in designed sequence and Ca : P : F ratios to form a sol. After the sol was refluxed for 24 h, the as-refluxed sol was used for FHA coating. β-TCP powders were dispersed into the sols to form colloidal sols for β-TCP/FHA biphasic coatings. The as-refluxed sols with different Ca : P : F ratios only resulted in apatite coatings with low F content. Biphasic coatings were prepared with the colloidal sols. The β-TCP contents of the coatings could be tailored by varying the amount of the powders in the colloidal sols. The surface morphology of the coatings becomes rougher with increasing amount of the powders, which favors cell attachment. However, excessive amount of powders results in powder agglomeration, leading to more cracks in the coatings. Fine powders and good dispersion are essential factors for good biphasic coatings.     

Coatings of needle/stripe-like fluoridated hydroxyapatite on H2O2-treated carbon/carbon composites prepared by induction heating and hydrothermal methods

A hydroxyapatite (HA) coating was achieved on H₂O₂-treated carbon/carbon (C/C) composite through hydrothermally treating and induction heating deposited CaHPO₄ coating in an ammonia solution under ultrasonic water bath. Then, this HA coating was placed in a NH₄F solution and hydrothermally treated again to fabricate fluorinated hydroxyapatite (FHA) coatings for 24 h at 353, 373, 393 and 413 K, respectively. The structure, morphology and chemical composition of the HA and FHA coatings were characterized by SEM, XRD, EDS and FTIR, and the adhesiveness and chemical stability of these FHA coatings were examined by a scratch test and an immersion test, respectively. The results showed that the as-prepared FHA coatings contained needle-like or stripe-like crystals, different from those of the HA coating. As the fluoridation temperature rose, the adhesiveness of the FHA coating first increased from 34.8 to 40.9 N at a temperature between 353 and 393 K, and then decreased to 24.2 N at 413 K, while the dissolution rate of the FHA coating decreased steadily. The reasons for the property variation of the FHA coatings were proposed by analyzing the morphology, composition and structure of the coatings.     

聚酰亚胺纸基材料的热老化研究

利用热失重分析了不同厚度聚酰亚胺(PI)纸基材料的热稳定性,采用Coats-Redfern法计算PI纸基材料的分解动力学参数,并预测其长期使用上限温度。实验结果表明:在氮气气氛中,PI纸基材料具有很好的热稳定性,且厚度越大,热稳定性越好。通过Coats-Redfern方法得知,PI纸基材料的热分解反应为二级反应;厚度较大的PI纸基材料具有较高的活化能E和使用上限温度,且不同厚度的PI纸基材料的耐热等级均为H级以上。最后,利用扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对PI纸基材料的热分解机理进行了分析。     

多元稀土氧化物掺杂二氧化锆基陶瓷材料的热物理性能

稀土氧化物(RE)掺杂氧化钇稳定二氧化锆(YSZ)是提高传统YSZ热障涂层隔热性能和高温稳定性的有效途径之一。在1500 ℃高温固相反应烧结24 h制得Gd₂O₃和Yb₂O₃多元稀土氧化物掺杂的YSZ(含3.5%Y₂O₃(摩尔分数))(GY-YSZ)陶瓷材料。采用XRD研究了GY-YSZ 陶瓷材料的晶体结构和物相组成; 采用激光脉冲法研究了Gd₂O₃和Yb₂O₃掺杂对GY-YSZ 陶瓷材料的热物理性能的影响规律。研究发现, 掺杂2.0%~3.0%Gd₂O₃和Yb₂O₃(摩尔分数)后GY-YSZ的热导率为0.90~1.15 W·(m·K)-1, 比YSZ降低30%以上, 显示了良好的隔热性能。稀土氧化物掺杂对YSZ陶瓷材料热物理性能的影响机制为: 掺杂Gd₂O₃和Yb₂O₃导致YSZ中单斜相(M)、 四方相(T)和立方相(C)含量发生变化, 同时YSZ晶格发生畸变。