硕士论文-KBT和自然铜在骨修复中的应用.doc

摘 要 从仿生学角度开发生物材料是实现组织诱导功能的一途径，而且从最初的组织、成分模拟逐渐向结构和功能仿生发展。本文首先利用萃取天然中药自然铜得到可供实验使用的自然铜，然后利用柠檬酸盐水热法，以TiCl4、Bi(NO3)3·5H2O为原料，柠檬酸铵为造孔剂和助溶剂，制备钛酸铋钾(简称KBT)粉体，最后自然铜与预烧结KBT粉体混合，常压烧结制备得自然铜/KBT复合材料。研究烧结温度，预烧结温度、自然铜添加量对复合生物陶瓷机械性能和压电性能影响。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDAX)等表征方法研究自然铜、KBT粉体和自然铜/KBT复合材料的组成成分、微观形貌、组织结构。采用准静态测试仪测量压电常数d33，对其压电性能进行研究。利用溶血实验，研究自然铜/KBT复合材料的生物活性。 研究表明，自然铜750°C醋萃后，主要是Fe2O3和Fe3O4，已经不存在FeSx，并且随着温度的继续升高Fe3O4逐渐转化成Fe2O3，萃取后自然铜含有Na、K、Cl、Ca、Co、P、Y、Mn、Cr等微量元素； TiCl4溶液浓度≤2mol/L时，实验所得的KBT粉体较纯；烧结温度大于750°C后，随着烧结温度的增大，所得粉体主相都为KBT粉体，但是由于随着烧结温度的增加，Bi、K量挥发增加；烧结时间的增加对KBT的合成并没有很大也影响，反而结晶度有所下降；晶体多呈长方形或正方形片状晶。 自然铜添加量小于20%，所得自然铜/KBT复合材料主相为KBT相；自然铜/KBT复合材料微观晶粒由长方形（针状）晶粒向正方形晶粒转变；自然铜添加量、预烧结温度和烧结温度都有利于自然铜/KBT复合材料的压缩性能和硬度的提高；自然铜/KBT复合材料的压电性能随着自然铜添加量的增加而出现先增大后减少的现象、随预烧结温度和烧结温度的增加而增加；通过溶血实验证明自然铜/KBT复合材料满足医用生物材料的应用要求。 综上所述自然铜/KBT复合材料具有良好的组织结构特征和满足医用生物材料的应用要求，是一种优良的电化学仿生骨修复材料。 关键词：自然铜；KBT；组织结构；力学性能；生物相容性 Abstract From the angle of bionics to develop biological materials is the way to strengthen the function of the organization that develop from the original structure, composition to structure and functions. In this study, first traditional Chinese medicine of native copper is extracted for experiment, then taking the hydrothermal method of Citrate,using the TiCl4、Bi(NO3)3·5H2O as raw materials, ammonium citrate as pore-forming agent and solvent, the namo-KBT power is prepared, last native copper and KBT are mixed to prepar the Composite after pressureless sintering. Research how the sintering temperature, the pre-sintering temperature, the content of Native copper effect machinery and piezoelectric performance. The composition、microcosmic type, organization structure of the native copper、KBT and the Composite is indexed by X-ray diffraction (XRD), scanning Electron Microscope (SEM), X-ray energy Dispersive Analysis(EDAS) ets. Though measuring piezoelectric constant(d33)，the piezoelectric performance is researched. And the biological activity of biomaterial ware studied by the hemolytic tes