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 1
1 选题背景、研究的目的和意义 1
选题背景 1
研究目的 1
研究意义 1
2 国内外研究现状及发展 2
压电陶瓷的研究进展 2
压电效应 2
压电陶瓷的压电机理 3
压电陶瓷的经典结构——钙钛矿型结构 4
压电陶瓷的种类 4
压电陶瓷的几种常见合成工艺 6
压电陶瓷的性能表征 7
自然铜的简介 8
KBT和自然铜在骨修复中的应用 9
KBT在骨修复中的应用背景 9
自然铜在骨修复中的应用背景 9
自然铜与KBT结合的优点 10
3 主要研究内容及创新点 11
主要内容 11
创新点 11
4 研究方案及、进度安排及预期达到的目标 12
研究方案 12
进度安排 13
预期达到的目标 14
5 可行性论证 15
为完成课题已具备和所需的条件和经费 15
拟解决的关键科学问题 15
可行性分析 15
6 参考文献 17
第2章材料与实验方法 19
实验原料 19
实验设备 19
19
20
20
20
第3章实验结果与讨论 23
23
差热分析 23
前躯体生成 23
KBT的合成 24
自然铜萃取 25
后期工作 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
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