ZrO2—HAP变组成梯度生物材料的制备

本文采用溶胶－凝胶法合成了羟基磷灰石（ＨＡＰ）细粉,用化学共沉淀法制备了氧化钇稳定的氧化锆细粉。以ＨＡＰ和氧化钇稳定的氧化锆为原料制备了梯度生物材料。通过部分稳定的氧化锆的相变增韧和微裂纹增韧改善了生物材料的力学性能;通过ＸＲＤ、ＥＰＭＡ等揭示了材料的矿物组成和显微结构。结果表明,与磷酸盐生物陶瓷相比,ＨＡＰ－ＺｒＯ２（Ｙ２Ｏ３）梯度生物材料具有良好的力学性能。     

羟基磷灰石生物陶瓷材料的现状和发展

人工骨材料的研究和开发是一个全球性关注的课题,具有巨大的社会和经济效益。美国生物陶瓷1990年为1500万美元,预计2000年达6000万美元;日本1990年已达40亿美元;而我国牙缺损或牙缺失患者约2～4亿人,骨缺损患者也年达数百万例。故迫切要求进行生物陶瓷材料的开发和研究。生物陶瓷材料大致可分为三大类(表1)。     

羟基磷灰石生物陶瓷电学特性的研究

采用化学共沉淀方法制备了羟基磷灰石粉体，并对其烧结样品进行高温极化处理。实验结果分析表明，羟基磷灰石陶瓷样品存在弱的电滞回线现象，认为极化是电场注入的电荷被俘获而造成的驻极体极化，而并非由晶体结构的非对称性决定的自发极化。     

HAP／Y—TZP复相生物陶瓷研究

羟基磷灰石，是一种具有优秀生物活性的生物材料，但作为承受负荷的骨组织替代 ，缺乏良好的力学性能，本文采用湿化学法制备ＨＡＰ及ＨＡＰ／Ｙ－ＴＺＰ复相粉体，通过热压工艺，以期改善ＨＡＰ的力学性能，分别进行上皮组织、成纤维细胞与膜联合培养试验，结果表明：含４０ｗｔ％Ｙ－ＴＺＰ的ＨＡＰ得相陶瓷，其抗弯强度和断裂韧性均比同种工艺得到的ＨＡＰ提高７４％和９０％；上皮组织与膜片贴覆性好，不延缓细胞的生长，成纤维     

HAP／Y－TZP复相生物陶瓷研究

羟基磷灰石，是一种具有优秀生物活性的生物材料，但作为承受负荷的骨组织替代物时，缺乏良好的力学性能．本文采用湿化学法制备ＨＡＰ及ＨＡＰ／Ｙ－ＴＺＰ复相粉体，通过热压工艺，以期改善ＨＡＰ的力学性能，分别进行上皮组织、成纤维细胞与膜片联合培养试验．结果表明：含４０ｗｔ％Ｙ－ＴＺＰ的ＨＡＰ复相陶瓷，其抗弯强度和断裂韧性均比同种工艺得到的ＨＡＰ提高７４％和９０％；上皮组织与膜片贴覆性好，不延缓细胞的生长，成纤维细胞与膜片接种良好．     

羟基磷灰石生物陶瓷涂层的制备方法

羟基磷灰石生物涂层材料作为最有发展前途的生物硬组织替代材料之一,已成为生物医用材料研究的重要内容。本文在综合了大量国内外文献的基础上,评述了这种涂层主要制备方法的原理、特点及应用。     

氧化锆基微量元素共掺杂羟基磷灰石增韧涂层研究

氧化锆陶瓷具有良好的力学性能和生物相容性,是一种应用前景广阔的硬组织植入体材料。为促进植入体与骨组织形成稳定的骨结合,本研究利用等离子喷涂制备了氧化锆增韧的锶、硅、氟微量掺杂羟基磷灰石(ZrO₂-DHA)涂层,对涂层物相、形貌以及力学性能和体外生物学性能进行了研究。结果表明,锶、硅、氟的共掺杂通过成骨分化的信号转导通路提高了羟基磷灰石涂层对成骨细胞的黏附和分化等生物学性能;不同复合组分的ZrO₂-DHA涂层均不同程度地促进了小鼠成骨前体细胞的细胞活力和成骨分化相关基因的表达。在细胞培养的第7 d,DHA含量为70%的ZrO₂-DHA涂层(7DHA) Alp和Col-I的相对表达量分别是对照组的约2.8倍和2.3倍;ZrO₂-DHA涂层的力学性能随氧化锆组分的增加而增强,DHA涂层和7DHA涂层的硬度和结合强度分别为250.8、313 HV和25.1、31.8 MPa;7DHA涂层中的交织网络结构,对残余热应力、压应力和拉伸力的承受能力较DHA涂层明显提升,满足植入体应用需求。     

铌酸锂增韧碳纳米管/羟基磷灰石生物复合材料的低温烧结和力学性能研究

以铌酸锂(LiNbO₃)作为压电增韧相, 碳纳米管(CNTs)/羟基磷灰石(HAp)复合粉料作为基体, 通过热压烧结在较低的温度下制得一种力学性能优良的骨组织替代材料. 主要研究了不同烧结温度下LiNbO₃的加入对复合材料的物相组成、微观结构和力学性能的影响. 结果表明: 在热压烧结过程中, LiNbO₃部分与HAp发生反应生成新相CaNb₂O₆. 当烧结温度为900℃时, 加入48.5wt% LiNbO₃的复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别达到135MPa和1.71 MPa^.m^1/2, 相比基体材料分别提高了55%和109%.     

ZrO2晶粒聚集态和粉末特性对增韧的影响

用 TEM 研究了热压 ZrO_2增韧 Al_2O_3(ZTA)的样品中,ZrO_2晶粒聚集态对四方相→单斜相相变的影响。以 Y_2O_3为稳定剂的四方 ZrO_2多晶体(Y-TZP)原料中加入同样组份的团聚粉末或粗粉末,对 ZrO_2的相变有很大影响。讨论了实验结果。对改善材料性能提出了建议。     

热固性树脂的刚性增韧 Ⅰ、环氧-聚砜体系的断裂韧性及其增韧机理

用斜削双悬臂梁试件测试环氧-聚砜体系的断裂韧性(G_1c)表明:该体系有较高的G_1c值,并且G_(IC)与G_(Ia)相近,也就是其断裂韧性与止裂韧性相当;比较该体系G_(IC)的温度谱和动态力学性能(DMA)的温度谱说明,该体系韧性与其粘弹性有关;分析扫描电镜(S~-M)的照片可以看出,该体系由韧性聚合物的连续相包络热固性树脂固化球粒,即“网络-球粒”结构,这种结构是导致该体系高韧性的原因。     

低合金钢亚温淬火强韧化研究

借助扫描电镜，透射电镜，Ｘ射线衍射仪等对低合金钢２７ＳｉＭｎ亚温淬火的强韧机理进行了研究。结果表明，位错强化，固溶强化，细晶强化及铁素体韧化等综合作用合金钢亚温淬火后强韧化效果较好。     

增塑型超韧尼龙11的力学性能和增塑机理

增塑后尼龙１１的冲击强度及断裂伸长率大幅提高,但断裂强度并未大幅降低。尼龙１１的增塑机理是,增塑剂破坏了尼龙１１的分子间氢键作用。研究表明,增塑型超韧尼龙１１的断裂面具有独特的形态,这是一种首次发现的新型断裂现象。本文首次将上述现象归结为“多重裂延”机理。     

基于给定参数的水力裂缝与天然裂缝相互作用结果的预测准则

水力裂缝（HF）和天然裂缝（NF）之间的相互作用在压裂裂缝性储层中扮演着重要角色,并可能导致复杂的裂缝网络。该文基于断裂力学理论提出了一个基于给定参数的显式表达式准则。在进行数值模拟、实验或现场施工之前,根据输入参数,应用本准则预测HF遇到NF后的穿透、打开或滑移行为,以及评估已有的水力压裂试验结果。根据准则可知,在高地应力差和高交汇角下,HF容易穿透NF;在低地应力差和低交汇角下,HF容易打开NF;在适当的应力差和交汇角度以及摩擦系数条件下,NF会在HF的作用下发生剪切滑移。高的岩石断裂韧性和短的HF长度（水平井筒到NF的距离）也会导致HF打开NF。相比其他隐式表达式或通过计算程序给出的准则,该文提出的准则只依赖于外部输入参数,具有显式表达方式,方便压裂实验和工程应用。     

热固性树脂的增韧方法及其增韧机理

系统地论述了通过加入无机填料、橡胶弹性体、热塑性树脂、热致性液晶, 与热塑性塑料 形成半互穿网络结构, 改变交联网的化学结构, 控制分子交联状态的不均匀性等增韧热固性树脂 的方法。并对以上几种增韧方法的机理及其橡胶弹性体改性增韧的热固性树脂体系相分离的热力 学和动力学判据也进行了分析讨论。      

PVC的共混增韧改性

介绍了目前国内外PVC共混增韧的各种方法,并对增韧机理进行了探讨和研究。     

双马来酰亚胺树脂的增韧研究──橡胶的增韧

研究了无规端羧基丁腈橡胶对4,4＇-双马来酰亚胺基二苯甲烷/E-51环氧树脂/4,4＇-二氮基二苯砜体系的增韧作用,包括橡胶含量对固化树脂力学性能的影响,固化树脂两相结构的形成及其断裂形貌。在上述研究的基础上,分析了橡胶的增韧理论。     

橡胶增韧环氧树脂的增韧力学模型Ⅰ.有限元分析

使用包含一个橡胶和空穴的轴对称模型的有限元计算来分析橡胶增韧环氧树脂细观上的力学行为。包含橡胶颗粒模型的 Von Mises等效应力分布与包含空穴模型的相似 ,且在赤道以上 4 5°范围内界面处环氧一侧有相当大的应力梯度 ,橡胶在此脱落。橡胶颗粒内的应力分布均可忽略不计。故空穴取代橡胶颗粒可简化橡胶增韧环氧树脂增韧力学模型     

含核-壳聚合物共混体系的形态与协同增韧效应

通过力学性能和 DSC测试以及 SEM观测 ,分析了丙烯腈 -b-苯乙烯共聚物 (SAN) /甲基丙烯酸甲酯 -丁二烯 -苯乙烯核 -壳聚合物 (MBS)、SAN/丙烯腈 -丁二烯 -苯乙烯三元共聚物 (ABS)、SAN/ MBS/ ABS及 SAN/ MBS/苯乙烯 -丁二烯 -苯乙烯三元共聚物 (SBS)共混体系的力学性能与微观结构之间的关系。研究结果表明 ,MBS对 SAN基体具有明显的增韧效果 :当添加 ABS或 SBS弹性体时呈现出明显的协同增韧效应。SAN/ MBS/ ABS共混体系冲击断面的 SEM照片显示 ,当材料受冲击时产生了大量的空洞 ,从而吸收了大量的冲击能量。     

陶瓷基金属颗粒复合材料的本构关系及增韧效应分析

本文通过对延性金属颗粒增韧陶瓷复合材料(ductile metal particletoughened ccramic matrix composite)的材料微元的细观力学分析,导出了这一两相复合材料在外加应力作用下的宏观本构关系并在此基础上对静止裂纹尖端附近过程区中延性颗粒的塑性变形对宏观裂纹的屏蔽效应(即增韧效应)进行了理论计算,给出了材料宏观弹塑性行为及增韧值与材料组分相性能之间的关系,为进一步的材料设计提供了思路。