Структурные изменения в образцах гидроксилапатита с различным содержанием примесей при отжиге в заданном интервале температур
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
Содержание
Введение
Раздел 1. Обзор литературы
1.1 Кристаллическая структура апатитов
1.2 Влияние примесей на кристаллизацию ГА
1.1.1 Аморфный фосфат кальция (АФК)
1.1.2 Влияние примесей на переход аморфного фосфата кальция в гидроксилапатит
1.3 Влияние примесей на кристаллическую структуру ГА
1.3.1 Ионные замещения
1.3.2 Анионные замещения в решетке ГА
1.3.3 Катионные замещения в решетке ГА
1.3.4 Вода в образцах ГА
1.4 Спекание ГА. Влияние примесей на функциональные свойства керамики ГА
Выводы к разделу 1
Раздел 2. Материалы и методы исследования
2.1 Получение порошка гидроксилапатита
2.2 Получение аморфного фосфата кальция
2.3 Методы исследования
Выводы к разделу 2
Раздел 3. Структурные изменения в процессе кристаллизации гидроксилапатита
3.1 Процессы на начальной стадии кристаллизации ГА
3.2 Природа смещения диффузного максимума
3.3 О механизме перехода и кристаллизации AФК в ГА
Выводы к разделу 3
Раздел 4. Изменения морфологии, фазового состава и структуры в высокодисперсных порошках га в процессе термического отжига
4.1 Морфологические, фазовые и структурные изменения в нанокристаллических порошках ГА в процессе отжига
4.2 Термические структурные изменения и примесные реакции в порошках ГА, синтезированных при высокой температуре
Выводы к разделу 4
Раздел 5. Структурные изменения при спекании карбонизированных нанопорошков га в связи с газовыделением
5.1 Морфология и структура порошков
5.2 Усадка порошковых прессовок
5.3 Плотность и микротвердость образцов
5.4 Сущность и механизм процессов
Выводы к разделу 5
Выводы
Список использованных источников
Введение
Актуальность темы. Гидроксилапатит кальция, Са10 (PO4) 6 (OH) 2 (ГА), - это минерал группы апатитов, которые имеют общую формулу A10 (XO4) 6Z2 и принадлежат к пространственной группе Р63/т. В этой обобщенной формуле А-катионы, а ХО4 и Z - анионы. ГА образуется в результате кристаллизации из растворов.
В неживой природе ГА преимущественно встречается в виде примесной фазы в других апатитах. В тоже время, основной минеральной составляющей твердых тканей (костей и зубов) позвоночных является ГА.
Фундаментальной особенностью ГА является его способность к изоморфным замещениям в кристаллической решетке. Вследствие этого, ГА становится нестехиометрическим из-за присутствия примесных частиц (преимущественно - ионов) в катионных и анионных позициях. Ионные замещения существенно влияют на кристаллическую структуру и определяют уникальные свойства ГА. Именно это обстоятельство в 70-х годах прошлого столетия привлекло внимание физиков и материаловедов к ГА, который в более ранних исследованиях был преимущественно предметом внимания минералогов, химиков и физико-химиков. Сегодня материалы на основе ГА и родственных соединений широко применяются как эффективные фильтры тяжелых ионов, абсорбенты и катализаторы, в производстве новейших источников света и газовой хроматографии.
Мощный импульс развитию исследований свойств фосфатов кальция дали работы 80-х - 90-х годов, в которых было показано, что эти материалы являются преимущественно биоактивными и способны трансформироваться в природную кость в условиях имплантации.
Уже первые работы показали, что химический состав, ионные замещения и примесные соединения (их природа и локализация), морфология, фазовый состав и кристаллическая структура осадка, а значит, и свойства порошка из него, связанны с факторами синтеза (преимущественно - с природой, концентрацией, рН и температурой раствора, скоростью подачи реагентов и продолжительностью синтеза). С тех пор химические и физико-химические взаимосвязи между указанными характеристиками и основными факторами хорошо изучены. Однако проблема зависимости структурных изменений в ГА от факторов синтеза, а также выходных характеристик порошка и порошковых прессовок на основе ГА от условий отжига в образцах, которые содержат примеси, изучена слабо, а полученные результаты противоречивы.
Исследования указанных структурных изменений является научным заданием данной работы. В соответствии с "Законом Украины о приоритетных направлениях инновационной деятельности в Украине" № 433-IV от 16 января 2003 года, исследования, связанные с созданием биосовместимых материалов, к которым принадлежит ГА, являются одним из приоритетных направлений развития науки и техники на Украине. Учитывая сказанное выше, тема диссертации является актуальной как в научном, так и в прикладном отношениях.
Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертация выполнена на кафедре физики твердого тела Харьковского национального университета имени В.Н. Каразина по госбюджетным темам: № 0100U003281 "Физика, технология и диагностика нанодисперсных биоматериалов на основе гидроксилапатита, № 0103U004192 "Физические и функциональные свойства новых и модифицированных биоактивных материалов на основе фосфатов кальция" и № 0108U006697 "Магнитная биокерамика на основе фосфатов кальция. Часть работы выполнена в рамках программы Леонарда Эйлера Немецкого Фонда Академических Обменов (ДААД). Соискатель принимал участие в исследованиях как исполнитель.
Цель и задачи исследования. Целью исследования является установление вз