多孔生物陶瓷与PVA水凝胶复合材料的制备与力学性能分析

• 作者: 刘金龙 张德坤 葛世荣
• 来源期刊: 医用生物力学
• 学科: 医学
• 关键词: 多孔生物陶瓷 PVA水凝胶 拉伸强度 剪切强度 力学性能 裂纹扩展 孔隙率
• 年，卷（期）: 2011,（4）
• 所属期刊栏目: 论著
• 页码范围: 341-348
• 分类号: R318.01
• 字数: 5086字
• 语种: 中文

摘要

目的 将多孔生物陶瓷和聚乙烯醇(PVA)水凝胶交联成为一个仿生软骨-硬关节双层结构,并对该结构的微观形貌和力学性能进行分析.方法 以羟基磷灰石(HA)为基体,采用添加碳酸氢铵( NH4HCO3)晶粒造孔的方式制备不同孔隙率的多孔羟基磷灰石生物陶瓷,以聚乙烯醇(PVA)为主要原料,环氧丙烷为交联剂,在多孔生物陶瓷表面及基体内交联制备出PVA水凝胶形成双层结构,对试样的断口形貌进行表征,对试样的拉伸强度和剪切强度等性能进行测试分析.结果 交联的PVA水凝胶可以渗入到生物陶瓷基体表层以下的孔隙中,并且陶瓷基体和PVA水凝胶有很好的结合.随着多孔生物陶瓷孔隙率的增大,试样的最大拉伸和剪切负载均增大,平均孔隙率为70％试样的最大拉伸和剪切负载分别为153.61N和64.46 N;而相应的拉伸和剪切强度略有下降,平均孔隙率为30％试样对应的最大拉伸和剪切强度分别为2.12 Mpa和1.13 Mpa.两者的失效形式均是因为裂纹的扩展,断口的微观形貌表明,断裂面存在明显的裂纹和内部缺陷,同时可观察出裂纹源和扩展方向.结论 考虑到多孔生物陶瓷基体的强度,平均孔隙率为50％的多孔生物陶瓷的渗入效果适中,试样的拉伸强度和剪切强度、多孔生物陶瓷基体的压缩强度也有一定的保证,选择孔隙率为50％的试样较为合适.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	葛世荣	中国矿业大学材料科学与工程学院	216	3667	33.0	51.0
2	张德坤	中国矿业大学材料科学与工程学院	82	994	17.0	28.0
3	刘金龙	中国矿业大学材料科学与工程学院	42	456	11.0	19.0