陶瓷辊棒在生物材料的增强领域有着广泛的需求

　　作为生物材料的组织工程支架，其物理机械性能的改善成为生物医学的热点研究课题，具有良好的生物活性及生物相容性的磷酸钙陶瓷辊棒在生物材料的增强领域有着广泛的需求。本实验首先用溶胶-凝胶体系制备出磷酸钙陶瓷辊棒的初始浆料，根据蚕丝陶辊棒的物理化学性质，预先对丝陶辊棒表面进行裂纹化和浆料吸附增强的处理，探讨了凝胶浆料的组分与丝陶辊棒化学性质的相互配伍方式，使凝胶浆料中的羟基磷灰石粉粒以丝陶辊棒作导向载体在其轴向实现紧密有序的排列，制定出陶瓷辊棒初坯的晶化烧结工艺，最终制备出具有生物活性的磷酸钙陶瓷短陶辊棒。二硼化锆是一种很具潜力的超高温陶瓷材料。通过干法纺丝手段可以得到具有一定优良性能的二硼化锆陶辊棒:以二硼化锆陶瓷制备中的液相前驱体转化技术为依据，采用八水合氧氯化锆、硼酸、蔗糖和柠檬酸为原料，并利用聚乙烯醇为纺丝助剂，制得二硼化锆前驱体纺丝液，然后利用干法纺丝制得前驱体陶辊棒，通过高温烧结制得二硼化锆陶瓷辊棒。通过同步热分析仪(TG-DSC)分析前驱体陶辊棒在100℃~1400℃的失重情况，发现二硼化锆陶辊棒在1200℃左右生成;采用X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱分析(XPS)，发现陶瓷辊棒中二硼化锆晶形完整且含量较高;通过陶瓷辊棒的X射线能谱分析(EDS)及元素分析(EA)，发现陶辊棒产物的纯度也较高;另外，扫描电镜(SEM)、单丝强度测试和热失重(TG)分析结果表明:干法纺丝制得的陶瓷辊棒表面光滑，强度较好，具有一定的耐高温性。

　　合适的静电纺丝工艺得到了表面光滑、缺陷较少的硼化锆(ZrB2)纳米前驱体陶辊棒，陶辊棒的直径在500nm左右。对前驱体纺丝液高温热失重曲线的研究，制定了合适的裂解工艺，得到表面光滑致密、陶辊棒直径分布均匀的ZrB2纳米陶瓷辊棒。静电纺丝液中各原料摩尔配比对目标陶瓷晶型影响的研究结果表明，当Zr与B的摩尔配比是1∶3、Zr与蔗糖中C的摩尔配比为1∶5、Zr与柠檬酸中羧基(-COOH)的摩尔配比为1∶4时，可得到纯度较高、晶型较好的ZrB2纳米陶瓷辊棒。在实验过程中还发现，该纳米陶瓷辊棒有望以短纤或陶辊棒毡的形式作为陶瓷材料的增强体，应用在超高温陶瓷复合材料小零件中。陶瓷辊棒增强普硅水泥基复合材料的物理力学性能及耐久性。当陶瓷辊棒长度为5mm、掺量5％（Wf）时，其对水泥基体抗弯增强效果最佳，可提高约40％。若将基体颗粒粒度降低，则抗弯增强效果可进一步提高至100％左右；在70℃湿热条件下．陶瓷辊棒的抗弯增强效果可长时间得以保持。试验研究表明陶瓷辊棒在普硅水泥基材中的耐久性大大优于抗碱玻纤。本文还探讨了陶瓷辊棒在普硅水泥中的耐久机理。

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