硕士论文陈杰.doc

佳木斯大学硕士学位论文报告题目:自然铜/钛酸铋钾压电陶瓷的制备与协同作用 院、系、部材料科学与工程学院学科、专业材料学研究方向生物医学材料导师孟祥才副导师王静研究生陈玉义年级2009级硕士研究生开题报告日期2012年03月12日2012年03月目录第1章绪论 11 选题背景、研究的目的和意义 选题背景 研究目的 研究意义 12 国内外研究现状及发展 压电陶瓷的研究进展 压电效应 压电陶瓷的压电机理 压电陶瓷的经典结构——钙钛矿型结构 压电陶瓷的种类 压电陶瓷的几种常见合成工艺 压电陶瓷的性能表征 自然铜的简介 KBT和自然铜在骨修复中的应用 KBT在骨修复中的应用背景 自然铜在骨修复中的应用背景 自然铜与KBT结合的优点 103 主要研究内容及创新点 主要内容 创新点 114 研究方案及、进度安排及预期达到的目标 研究方案 进度安排 预期达到的目标 145 可行性论证 为完成课题已具备和所需的条件和经费 拟解决的关键科学问题 可行性分析 156 参考文献 17第2章材料与实验方法 20第3章实验结果与讨论 26第1章绪论引言临床上对因创伤、肿瘤或骨病等原因造成的大段、顽固性骨缺损的治疗是困扰医学界的一大难题。目前,自体骨移植仍是临床骨缺损治疗的金标准,但资源极为有限,此外,对大段骨缺损,自体骨移植治疗在实践中几乎是一件不可行的事。因而临床上常要求助于人工合成材料,而现有的骨修复材料诱导成骨作用较差,新骨形成慢且量少,达不到理想的治疗的效果。据美国的统计,其国内每年涉及骨置换的外科治疗己超过100万人次[1],而对我国这样一个人口众多的发展中国家,其需求更是不言而喻。近10年来,我国生物医用材料及制品的需求量以20%左右速度增长,但是科技含量高、附加值高的产品几乎全部依靠进口,中国生物材料市场被美日欧垄断,因此,研究具有自主知识产权的优良骨诱导性的骨修复材料治愈骨缺损,降低医疗费用,以解除国民的疾苦、提高生活质量已成为一项十分迫切的任务。自从Urist[2]发现含有骨形态发生蛋白(BMP)的脱钙骨基质具有诱导骨生成作用以来,外加生长因子促进成骨的研究成为热点[3-5]。但此方法也存在一定的缺点和不足。如:涉及到材料的免疫性,生长因子体内易被酶降解,其诱导性难以充分发挥,过量输入则可能有潜在的毒性和致癌性,生长因子极其昂贵,难于产业化。此外,在治疗疾病引起的骨缺损如骨质疏松、骨髓炎、肿瘤等时,生长因子存在功能单一的缺点,因为对于此类骨缺损还需给予一定的药物治疗。从仿生学角度开发生物材料是实现组织诱导功能的又一途径[6,7],而且从最初的组织、成分模拟逐渐向结构和功能仿生发展。日本学者保田于1953年报道了骨的压电现象[8],骨在静止状态下存在静息电位、在机械应力下可产生压电和流动电。当骨受到压缩应力时,产生负电,伴随成骨细胞活动增强而引起骨沉积;受牵张应力时,则产生正电,同时破骨细胞活动加强而引起骨吸收[9],骨的生长就是骨沉积与骨吸收同时进行的动态平衡过程,骨组织是天然的压电体,骨组织的生长、发育和改建过程,是通过机械能和电能之间的相互转换来实现的。压电陶瓷的研究进展压电材料是一类实现机械能与电能相互转换的功能材料,在电、磁、声、光、热、湿、气、力等功能转换器中发挥着重要的作用,有着近一个世纪的应用历史,是一类重要的、国际竞争极为激烈的高新技术材料[10,11]。压电材料按其化学组成和形态分为压电单晶、压电陶瓷、压电聚合物及复合压电材料四类,从晶体结构上来看,属于钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型、含铋层结构的陶瓷材料具有压电性,其中钙钛矿型晶体结构的陶瓷是最典型的压电陶瓷。压电陶瓷与压电聚合物和复合压电材料相比,压电陶瓷具有压电性能好,且能通过掺杂或置换取代改性得到不同特性的、能适合不同需要的材料与器件,因而得到广泛应用,特别是用它制作的滤波器、微位移器、驱动器和传感器等,被广泛应用到航空航天等高新技术领域及国民经济各个部门中,成为不可缺少的现代化关键材料和元件[12,13]。目前,压电陶瓷的比重已经达到整个电子陶瓷工业的左右,全球压电陶瓷销售额近110亿美元。压电效应压电效