[发明专利]一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用。本发明提供了一种氧化锆陶瓷，包括以下质量份数的制备原料：72～78份纳米氧化锆，22～28份氧化锆纤维，13～17份粘结剂，8～12份表面活性剂和73～78份润滑剂。在本发明中，所述氧化锆纤维起间隔阻裂作用，当氧化锆陶瓷受到外力时，外力扩散于整个氧化锆陶瓷，从而增强了氧化锆陶瓷的抗弯强度。同时氧化锆纤维还能够吸收破坏的能量抑制裂纹的形成和扩展，起到纤维增韧的作用，提高了氧化锆陶瓷的断裂韧性。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及一种氧化锆陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，因为生物材料可以对人体机体组织进行修复、替代或再生，受到研究人员的广泛关注，人体硬组织替代材料最早使用的是体骨和动物骨，后来使用不锈钢和塑料。但是体骨，动物骨不稳定，生物相容性差；不锈钢存在溶析、腐蚀与疲劳问题；塑料稳定性差，强度低。随着科技的发展陶瓷材料的出现改善了上述材料的不足。

氧化锆陶瓷具有高韧性、高抗弯强度、高耐磨性，优异的隔热性能、热稳定性，良好的生物相容性等特点，是最常用的替代人体硬组织的陶瓷材料。公开号为CN 109336592 A的中国专利公开了一种氧化锆陶瓷骨植入假体及其制备方法，该专利以氧化锆粉、稳定剂、酸性硅溶胶和铝溶胶为原料制备得到氧化锆陶瓷骨植入假体。该专利制备得到的氧化锆陶瓷骨虽然具有一定的抗弯强度，但是断裂韧性较低，其断裂韧性最高为11.8MPa.m^0.5。人体硬组织主要包括骨骼和牙齿，其中骨骼是人体重要的支撑器官，起到运动、支撑和保护的作用，因此，人工骨替代材料需具备较高的强度和韧性，因此，需要提升氧化锆陶瓷的整体性能，以使其更难好的满足人工骨的使用需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种氧化锆陶瓷，本发明提供的氧化锆陶瓷具有较高的抗弯强度和较高的断裂韧性。

本发明提供了一种氧化锆陶瓷，包括以下质量份数的制备原料：

优选的，所述氧化锆纤维的平均长度为1～2μm，长径比为2～3:1。

优选的，所述纳米氧化锆的平均粒径为1～2nm。

优选的，所述粘结剂包括高密度聚乙烯或聚丙烯；所述表面活性剂包括硬脂酸；所述润滑剂包括石蜡。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化锆陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

将氧化锆纤维、纳米氧化锆、粘结剂、表面活性剂和润滑剂混合，得到混料；

将所述混料依次进行成型、脱脂和定型，得到所述氧化锆陶瓷。

优选的，所述成型的温度为147～153℃，压力为78～82MPa。

优选的，所述脱脂为将所述成型得到的生坯在煤油中进行浸泡；

所述浸泡的温度为35～45℃，时间为7.8～8.3h。

优选的，所述定型为烧结定型，所述烧结定型的温度为1395～1405℃，时间为2.7～3.3h。

优选的，所述混合包括以下步骤：

将氧化锆纤维和纳米氧化锆混合，得到氧化锆混料；

将所述氧化锆混料、粘结剂、表面活性剂和润滑剂混合，得到所述混料。

本发明还提供了上述技术方案所述氧化锆陶瓷或上述技术方案所述制备方法制备得到的氧化锆陶瓷在人工骨中的应用。