标题：生物陶瓷
简介
  生物陶瓷生物硬组织代用材料有体骨、动物骨，后来发展到采用不锈钢和塑料，由于这些生物材料在生物体中使用，不锈钢存在溶析、腐蚀和疲劳问题，塑料存在稳定性差和强度低的问题。因此生物陶瓷具有广阔的发展前景，目前世界各国相继发展了生物陶瓷材料。
生物惰性陶瓷材料
生物惰性陶瓷主要是指化学性能稳定，生物相溶性好的陶瓷材料。这类陶瓷材料的结构都比较稳定，分子中的键力较强，而且都具有较高的机械强度。耐磨性以及化学稳定性。它主要有氧化铝陶瓷、单晶陶瓷、氧化锆陶瓷、玻璃陶瓷等。
氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷的物理特性
部分生物惰性陶瓷的性能见下表：
（国际标准化组织（ISO）对于医用氧化铝植入制品的要求也一起列入）
物理特性
氧化铝陶瓷
ISO标准
6474
氧化锆陶瓷
紧质骨
松质骨
质量分数/%
氧化铝>99.8
氧化铝>99.5
氧化锆>97
密度/(g·cm-3)
>3.93
>3.90
6.05
1.6-2.1
平均粒径/mm-3
3-6
<7
0.2-0.4
表面粗糙度Ra/mm-3
0.02
0.008
硬度/HV
2300
>2000
1300
压缩强度/MPa
4500
2000
100-230
2-12
抗弯强度/MPa
595
>400
1000
50-150
杨氏模量/GPa
400
150
7-30
0.05-0.5
断裂人性K/(MPa·m1/2)
5-6
15
2-12

生物活性陶瓷材料
生物活性陶瓷包括表面生物活性陶瓷和生物吸收性陶瓷，又叫生物降解陶瓷。生物表面活性陶瓷通常含有羟基，还可做成多孔性，生物组织可长入并同其表面发生牢固的键合；生物吸收性陶瓷的特点是能部分吸收或者全部吸收，在生物体内能诱发新生骨的生长。生物活性陶瓷有生物活性玻璃（磷酸钙系），羟基磷灰和陶瓷，磷酸三钙陶瓷等几种。
玻璃生物陶瓷
名称玻璃陶瓷也称微晶玻璃或微晶陶瓷。玻璃陶瓷的生产工艺过程为配料制备→配料熔融→成型→加工→晶化热处理→再加工
玻璃陶瓷生产过程的关键在晶化热处理阶段：第一阶段为成核阶段，第二阶段为晶核生长阶段，这两个阶段有密切的联系，在A阶段必须充分成核，在B阶段控制晶核的成长。玻璃陶瓷的析晶过程由三个因素决定。第一个因素为晶核形成速度；第二个因素为晶体生长速度；第三个因素为玻璃的粘度。这三个因素都与温度有关。玻璃陶瓷的结晶速度不宜过小，也不宜过大，有利于对析晶过程进行控制。为了促进成核，一般要加入成核剂。一种成核剂为贵金属如金、银、铂等离子，但价格较贵，另一种是普通的成核剂，有TiO2、ZrO2、P2O5、V2O5、Cr2O3、MoO3、氟化物、硫化物等。玻璃陶瓷的结构与性能及临床应用玻璃陶瓷是由结晶相和玻璃相组成的，无气孔，不同于玻璃，也不同于陶瓷。其结晶相含量一般为50%-90%，玻璃相含量一般为5%-50%，结晶相细小，一般小于1-2/μm，且分布均匀。因此，玻璃陶瓷一般具有机械强度高，热性能好，耐酸、碱性强等特点。国内外就SiO2-Na2O-CaO-P2O5系统玻璃陶瓷，Li2O-Al2O3-SiO2系统玻璃陶瓷，SiO2-Al2O3-MgO-TiO2-CaF系统玻璃陶瓷等进行了生物临床应用。发现它们具有良好的生物相溶性，没有异物反应。此外生物硬组织代用材料还有碳质材料，二氧化钛陶瓷，二氧化锆陶瓷材料等多种。
单晶生物陶瓷
成分单晶生物陶瓷是一种新型的生物陶瓷材料，属氧化铝单晶。氧化铝单晶也称宝石，添加剂不同，制得单晶材料颜色不同，如红宝石、蓝宝石等。氧化铝单晶有许多特性，如机械强度、  生物陶瓷硬度、耐腐蚀性都优于多晶氧化铝陶瓷，其生物相溶性、安定性、耐磨性也优于多晶氧化铝陶瓷。氧化铝单晶的生产工艺氧化铝单晶的生产工艺有提拉法、导模法、气相化学沉积生长法、焰熔法等。
a、提拉法
即是把原料装入坩埚内，将坩埚置于单晶炉内，加热使原料完全熔化，把装在籽晶杆上的籽晶浸渍到熔体中与液面接触，精密地控制和调整温度，缓缓地向上提拉籽晶杆，并以一定的速度旋转，使结晶过程在固液界面上连续地进行，直到晶体生长达到预定长度为止。提拉籽晶杆的速度1.0-4mm/min 坩埚的转速为10r/min，籽晶杆的转速为25r/min
b、导模法
简称EFG法。在拟定生长的单晶物质熔体中，放顶面下所拟生长的晶体截面形状相同的空心模子即导模，模子用材料应能使熔体充分润湿，而又不发生反应。由于毛细管的现象，熔体上升，到模子的顶端面形成一层薄的熔体面。将晶种浸渍到基中，便可提拉出截面与模子顶端截面形状相同的晶体。
c、气相化学沉积生长法
将金属的氢氧化物、卤化物或金属有机物蒸发成气相，或用适当的气体做载体，输送到使其凝聚的较低温度带内，通过化学反应，在一定的衬底上沉积形成薄膜晶体。
d、焰熔法
将原料装在料斗内，下降通过倒装的氢氧焰喷嘴，将其熔化后沉积在保温炉内的耐火材料托柱上，形成一层熔化层，边下降托柱边进行结晶。用这种方法晶体生长速度快、工艺较简单，不需要昂贵的铱金坩埚和容器，因此较经济。
e、单晶氧化铝临床应用。
它用作人工关节柄与氧化铝多晶陶瓷相比具有比较高的机械强度，不易折断。它还可以作为损伤骨的固定材料，主要用于制作人工骨螺钉，比用金属材料制成的人工骨螺钉强度高。可以加工成各种齿用的尺寸小、强度大的牙根，由于氧化铝单晶与人体蛋白质有良好的亲合性能，结合力强，因此有利于牙龈粘膜与异齿材料的附着。
羟基磷灰石生物陶瓷
1、羟基磷灰石陶瓷的制造工艺a、固相反应法
这种方法与普通陶瓷的制造方法基本相同，根据配方将  生物陶瓷原料磨细混合，在高温下进行合成：
1000-1300℃
6CaHPO4·2H2O+4CaCO3 Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+4H2O
b、水热反应法
将CaHPO4与CaCO3按6：4摩尔比进行配料，然后进行24h湿法球磨。将球磨好的浆料倒入容器中，加入足够的蒸馏水，在80-100℃恒温情况下进行搅拌，反应完毕后，放置沉淀得到白色的羟基磷灰石沉淀物，其反应式如下：
6CaHPO4+4CaCO3═Ca10(PO4)6(OH)2+4CO2+2H2O
c、沉淀反应法
此法用Ca(NO3)2与(NH4)2HPO4进行反应，得到白色的羟基磷灰石沉淀。其反应如下：
10Ca(NO3)2+6(NH4)2HPO4+8NH3·H2O+H2O=Ca10(PO4)6(OH)2+20NH4NO3+7H2O
此外，还有其它方法可制成羟基磷灰石。2、羟基磷灰石陶瓷的性能应用合成的羟基磷灰石的结构与生物骨组织相似，因此合成羟基磷灰石具有与生物体硬组织相同的性能。如Ca：P≈1.67，密度≈3.14，机械强度大于10MPa，对生物无毒，无刺激，生物相溶性好，不被吸收，能诱发新有的生长。
目前国内外已将羟基磷灰石用牙槽、骨缺损、脑外科手术的修补、填充等，用于制造耳听骨链和整形整容的材料。此外，它还可以制成人工骨核治疗骨结核。
生物陶瓷专利技术集
1、一种具有生物听效应的新型功能材料铌酸盐压电陶瓷； 
2、生物陶瓷八孔中空义眼座； 
3、钛钢生物陶瓷涂层齿根； 
4、口腔正畸用的生物陶瓷托槽； 
5、表面活性氧化铝生物陶瓷种植体； 
6、远红外辐射生物陶瓷节能保健煲； 
7、生物医学陶瓷材料的离子束轰击接枝方法； 
8、生物活性陶瓷义眼台及其配制方法； 
9、具有片状解理晶粒结构的β－tcp生物陶瓷粉末的制备； 
10、生物玻璃羟基磷灰石陶瓷齿根； 
11、生物活性玻璃陶瓷人工骨椎体； 
12、生物活性倾斜功能陶瓷材料 ；
13、羟基磷灰石与β－磷酸三钙复相生物陶瓷的制备方法； 
14、生物活性陶瓷多孔球体义眼座； 
15、一种生物陶瓷健身球； 
16、活性氟磷灰石生物陶瓷及制造方法； 
17、一种生物陶瓷涂层材料的制备方法； 
18、利用陶瓷膜的生物发酵液分离方法； 
19、钙磷生物陶瓷的微波等离子体烧结方法； 
20、由肼衍生物制备氮化硼陶瓷及其产物母体的方法和可用的产物母体； 
21、生物活性玻璃陶瓷人工骨及其制法； 
22、齿科用生物陶瓷材料； 
23、生物活性多孔陶瓷材料制备方法； 
24、活性复合生物陶瓷材料的制备方法； 
25、常压低温烧结高性能氧化铝生物陶瓷； 
26、人体刮痧板用的生物波陶瓷材料及其制备方法； 
27、环保生物陶瓷及其制作工艺； 
28、磷酸钙系生物陶瓷纳米粉体的制备方法； 
29、一种生物陶瓷保健带； 
30、纳米羟基磷灰石　氧化铝复合生物陶瓷的制备方法； 
31、制备由肼衍生物的聚氢硅氮烷的方法以及所述硅氮烷作为陶瓷产品的前体的应用； 
32、远红外线生物陶瓷； 
33、陶瓷膜管生物反应分离系统； 
34、可加工羟基磷灰石+钛硅碳生物陶瓷复合材料的制备方法； 
35、复合生物陶瓷 ；
36、用于硬组织修复的生物活性纳米氧化钛陶瓷及其制备方法； 
37、激光熔覆制备梯度生物活性陶瓷涂层的材料及涂层的制法； 
38、表面沉积钙磷生物陶瓷的牙齿矫形丝及其制备方法 ；
39、金属表面钙磷陶瓷　壳聚糖生物活性复合膜层及其电化学共沉积制备方法； 
40、白硅钙石生物陶瓷及其制备方法和用途； 
41、多孔磷酸钙生物陶瓷材料及其制备方法； 
42、自生长磷酸钙晶须强韧多孔生物陶瓷材料的制备方法； 
43、一种远红外生物活性陶瓷产品及其工艺 ；
44、生物活性硅灰石陶瓷的制备方法； 
45、具有生物陶瓷纤维的磁疗装置； 
46、多孔硅酸钙　β－磷酸三钙复相生物陶瓷材料的制备方法； 
47、生物陶瓷膜的制备方法； 
48、医药用生物可分解性陶瓷； 
49、可控微结构的多孔生物陶瓷、其制备方法及应用； 
50、实现经皮器件生物密封的生物活性材料及其制备方法； 
51、制备胶原蛋白和生物陶瓷粉末复合材料微粒的方法； 
52、生物陶瓷与生物降解脂肪族聚酯复合材料的制备方法； 
53、电泳共沉积—烧结法制备金属　生物玻璃陶瓷梯度涂层技术； 
54、涂覆有陶瓷的医疗器械和生物研究器械及其制造方法。
应用领域
主要应用于人骨组织的替代，外科手术中经常用到。