توصيفگر ها :
بايوسراميك , سراميكهاي سيليكات كلسيم , بغداديت , فرآيند اسپارك پلاسما سينترينگ
چكيده فارسي :
چكيده
بايوكامپوزيتها و ساختارهاي بر پايه اين مواد، خواص منحصربه فردي را براي كاربردهاي مختلف از جمله مهندسي بافت و پزشكي نشان ميدهند. يكي از مهم‌ترين كاربردهاي بايوسراميكها در پزشكي، درمان آسيب‌هاي استخواني و ترميم بافتهاي سخت مثل دندانها است. Ca12Zr4Si8O36 بايوسراميك سيليكاتي است كه به دليل توانايي در تشكيل آپاتيت و تحريك تكثير سلولي داراي زيست فعالي بالايي است؛ بنابراين، اين ساختار به‌طور گسترده براي كاربردهاي پزشكي براي درمان بيماري‌هاي بر پايه استخوان استفاده ميشود. در اين مطالعه، اثر نوع فرآيند سينترينگ بر روي خواص ميكروساختاري، چگالي و سختي فاز Ca12Zr4Si8O36 بررسي شد. به اين منظور بعد از خشك كردن و مخلوط كردن مواد اوليه، در دماي ℃ 1350 و زمان 6 ساعت كلسينه شدند. در نهايت سينتر براي نمونه معمولي در شرايط دماي ℃ 1550 و در مدت زمان 4 ساعت و براي نمونه SPS در دماي ℃ 1400 و به مدت زمان 5 دقيقه انجام شد. نتايج بررسي ميكروسكوپي نشان داد كه درصد حجمي حفرات از 80/9% در نمونه سينتر شده به روش معمولي به 13/6% در نمونه سينتر شده به روش SPS كاهش يافته است. نتايج آزمون آناليز عنصري نشان داده كه در هر دو نمونه سينتر شده به روش معمولي و سينتر شده به روش SPS فاز غالب Ca12Zr4Si8O36 بوده است. نتايج آزمون XRD نيز غالب بودن اين فاز در هر سه نمونه سينتر نشده، سينتر شده به روش معمولي و سينتر شده به روش SPS را تاييد كرد. چگالي نمونه بعد از سينتر به روش معمولي از g/cm3 17/3 به 77/3 براي نمونه هاي سينتر شده به روش SPS افزايش يافت. همچنين مقدار سختي براي نمونه سينتر شده معمولي برابر با 405 ويكرز و براي نمونه سينتر شده به روش SPS برابر با 511 ويكرز تعيين شد. نتايج اندازهگيري چگالي نشان داد كه نمونههاي سينتر شده به روش SPS نسبت به نمونه سينتر شده به روش معمولي چگالي به مراتب بالاتري دارند. نتايج آزمون ميكروسختي نشان داد كه اين پارامتر در نمونه سينتر شده به روش SPS نسبت به مقدار مربوط به نمونه‌ي سينتر شده به روش معمولي افزايش يافته است. بر اساس نتايج به دست آمده، فرآيند SPS نسبت به سينتر معمولي باعث ايجاد خواص و ويژگيهاي بهتر در نمونه Ca12Zr4Si8O36 ميشود.
چكيده انگليسي :
Abstract
Biocomposites and structures based on these materials show unique properties for various applications including tissue engineering and medicine. One of the most important applications of bioceramics in medicine is the treatment of bone injuries and the repair of hard tissues such as teeth. Ca12Zr4Si8O36 is a silicate bioceramic that possesses high bioactivity due to its ability to form apatite and stimulate cell proliferation. Thus, this structure is broadly employed in medical applications for the treatment of bone-related diseases. In this study, the effect of the sintering process type on the microstructural properties, density, and hardness of the Ca12Zr4Si8O36 phase was investigated. For this purpose, after drying and mixing the raw materials, they were calcined at 1350 °C and 6 hours. Subsequently, conventional sintering was conducted for the ordinary sample at 1550°C for 4 hours and for the SPS (spark plasma sintering) sample at 1400 °C for 5 minutes. The results of the microscopic examination showed that the volume percentage of pores decreased from 9.80% in the conventionally sintered sample to 6.13% in the spark plasma sintered sample. The results of the elemental analysis revealed that the predominant phase in both the conventionally sintered and SPSed samples was Ca12Zr4Si8O36.The XRD results also confirmed the dominance of this phase in all three samples, i.e., unsintered, conventionally sintered, and SPSed samples. The density of the sample after conventional sintering was 3.17 g/cm³, which increased to 3.77 g/cm³ for the SPSed sample. Additionally, the hardness value was determined to be 405 HV for the conventionally sintered sample and 511 HV for the SPSed sample. The results of the density measurement indicated that the SPSed samples have significantly higher density compared with the conventionally sintered sample. The results of the microhardness tests showed that this parameter was higher in the SPSed sample compared with that of the conventionally sintered one. Based on the obtained results, the SPS process creates better properties and characteristics in the Ca12Zr4Si8O36 sample than the normal sinter.
