|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
КЕРАМИЧЕСКИЕ БИОКОМПОЗИТЫ В СИСТЕМЕ MgNaPO4 – Mg3(PO4)2дипломная работа (Магистр)
- Научный руководитель: Путляев В.И.
- Автор: Милькин П.А.
- Тип: Магистр
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2020
- Аннотация: Целью данной работы является разработка магнийсодержащих керамических материалов для остеопластики, обладающих большей резорбируемостью по сравнению с ГА и β-ТКФ, на основе фосфатов магния и натрия в бинарной системе MgNaPO4 – Mg3(PO4)2. Для достижения данной цели были поставлены и решены следующие задачи: 1) Определение условий синтеза и получение ортофосфата магния Mg3(PO4)2 и двойных фосфатов магния и натрия MgNaPO4 и Mg4Na(PO4)3; 2) Установление фазовых отношений в двойной системе MgNaPO4 – Mg3(PO4)2; 3) Установление условий изготовления плотной модельной керамики на основе Mg3-xNa2x(PO4)2; 4) Оценка резорбируемости керамических материалов на основе Mg3-xNa2x(PO4)2 Научная новизна работы состоит в следующем: 1. Получены новые непротиворечивые данные относительно условий синтеза смешанно-катионных фосфатов магния-натрия и на основании комплекса термоаналитических и рентгенографических данных получены новые данные относительно полиморфизма MgNaPO4; 2. Установлены условия изготовления плотной модельной керамики на основе Mg3(PO4)2 и проведена оценка условий спекания для других магний-содержащих фосфатов; 3. Впервые проведены теоретические оценки растворимости (резорбируемости) керамических материалов на основе Mg3-xNa2x(PO4)2 и их поведения при растворении в модельных растворах. Практическая значимость работы заключается в том, что предложенные в работе керамические материалы обладают большей растворимостью (резорбируемостью) по сравнению с традиционно используемыми (ГА, ТКФ, фосфаты ренанитных систем), фазовые превращения в фосфатах Mg3-xNa2x(PO4)2 c x<0.33 или отсутствуют или обладают малым объемным эффектом. Это позволяет рекомендовать предложенные материалы для дальнейших исследований в качестве кандидатов новых магнийсодержащих биокомпозитов для реконструкции костной ткани. 5. Выводы 1. Определены и отработаны методики синтеза, позволяющие получать двойные фосфаты магния натрия Mg3-xNa2x(PO4)2, являющиеся перспективным материалом для регенеративной остеопластики. Однако, для соединения MgNaPO4 не удалось получить однофазный образец, но оптимизирован его синтез с малым содержанием неизвестной примеси. 2. Для соединения состава MgNaPO4 обнаружено по крайней мере 2 фазовых перехода 1 рода: заторможенный реконструктивный фазовый переход при температуре 727.0°С (γ→β) с объёмным эффектом ΔV/V= +3.1% и также фазовый переход при температуре 829.7°С (β→α) с ΔV/V= +0.7%. Ввиду большого объёмного эффекта при переходе γ→β, при охлаждении керамического материала могут появляться незалечиваемые трещины, поэтому MgNaPO4 для получения керамики использовать нецелесообразно. Практичнее в рассматриваемой нами системе использовать керамику на основе соединений Mg3(PO4)2 и Mg4Na(PO4)3 иди их композита. 3. Подходящая температура спекания для получения керамики на основе Mg3(PO4)2 лежит не выше 1150°С. Ниже этой температуры отсутствует приконтактный расплав, значительно увеличивающий скорость рекристаллизации, а также ожидается большая скорость уплотнения по сравнению со скоростью движения границ зерна, что позволит, варьируя различные режимы спекания, получать керамику с плотностью выше 93%, полученной при изотермическом режиме спекания при 1150°С, что по крайней мере выше, чем этот же показатель у двойных фосфатов кальция-натрия. Учитывая к этому факту большую энергию решётки магниевых фосфатов, можно предполагать и более высокие прочностные характеристики получаемых керамических материалов. 4. Рассматриваемы нами фосфаты магния MgNaPO4, Mg3(PO4)2 и Mg4Na(PO4)3 являются более растворимыми фазами в сравнении с используемыми в настоящее время ГА, ТКФ и двойные фосфаты кальция-натрия аналогичных составов. Все они претерпевают инконгруэнтное растворение с образованием менее растворимой фазы MgHPO4·3H2O, однако при pH<7 не остаётся нерастворимых продуктов, которые бы блокировали поверхность материала, затрудняя дальнейшее растворение. Поэтому данные материалы можно рассматривать в качестве перспективного кандидата для получения резорбируемой керамики.
- Добавил в систему: Путляев Валерий Иванович