[发明专利]一种石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料的制备方法，将氧化石墨烯作为增强相添加到通过化学沉淀法制备的羟基磷灰石中利用微波烧结制备得到石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料。该技术主要针对目前羟基磷灰石材料制作过程过于复杂，生产效率不高，生产成本较高，无法满足人们逐步提高的生活需求等特点。其优点是生产周期短、工艺简单且无原料浪费，同时易于建立全自动化的生产线。而且能够获得耐磨性能好、无毒副作用、韧性大、生物相容性好的石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料的制备方法，属于生物医用材料技术领域。

背景技术

羟基磷灰石陶瓷是磷酸氢钙的结晶相，它的分子式为Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂，简称HA，具有六角晶体对称性。HA是人体和动物骨骼的主要无机组成部分，具有良好的生物相容性和生物活性，在体内能与骨骼紧密集合。在体液的作用下，会全部降解，游离出钙和磷，并被人体组织吸收、利用，生长出新的组织，从而产生骨传导作用。在骨质中，羟基磷酸石约占60％，为长度在20～40nm，厚度为1.5～3nm的不规则针状结晶，其周围规则的排列着骨胶原纤维。羟基磷灰石可作为运输药物到人体某些组织中去的载体，现主要将羟基磷灰石作为运输骨组织药物的载体。比如α干扰素、胺基糖甙、庆大霉素、血清蛋白和骨形成蛋白，以达到对骨组织药物的保护作用。羟基磷灰石在牙槽嵴修复方面也有运用。这主要是由于羟基磷灰石的生物相容性好，而且对骨组织的修复有一定的促进作用。刘磊等研究了将羟基磷灰石做成微粒人工骨，然后将羟基磷灰石微粒人工骨将其植入到拔完牙齿的患者口腔中，对羟基磷灰石微粒人工骨对牙槽脊的高度的影响进行了研究。实验结果表明植入90天后的羟基磷灰石微粒人工骨可以维持牙槽脊的高度，不会对牙槽脊有什么破坏性的影响。但是羟基磷灰石力学性能比较差，不经过任何增强的羟基磷灰石往往难以满足医学要求，从而限制了它在医用材料领域的应用。

石墨烯是由碳原子所构成的薄膜，碳原子以六角型排列在晶格上。石墨烯独特的碳原子二维排列结构赋予了石墨烯许多优异的性能，因此石墨烯被科学界认为是一种可以大力促进科学研究进步的化学材料。石墨烯具有优良的物理、化学和生物学性能，作为羟基磷灰石的增强相是非常不错的选择。

目前以石墨烯作为羟基磷灰石陶瓷增强相而制备石墨烯/羟基磷灰石陶瓷复合材料的研究并不多见。现有少量关于石墨烯/羟基磷灰石陶瓷复合材料制备的研究报导，大多是建立在多种还原剂添加的情况下来实现的。或其烧结方式大多是热辐射或者热对流。在制备过程中对基体及增强相都会产生一定程度的损坏，并伴有应力产生，从而导致所得产品中石墨烯与羟基磷灰石分布不均匀，其性能大大降低。

因此，现有技术中对于石墨烯与羟基磷灰石分布均匀、结合强度低、复合材料韧性较差和硬度较低等问题，尚缺乏有效的解决方案。

发明内容

本发明为克服现有技术中的不足，提供一种石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料的制备方法，通过该制备方法得到的石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料，增大了羟基磷灰石与石墨烯的分散程度与结合强度，明显改善了羟基磷灰石的脆性问题，并提高了其生物相容性。

本发明采用的技术方案具体如下：

一种石墨烯/羟基磷灰石复合陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)分别配制物质的量浓度相同的Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液和(NH₄)₂HPO₄溶液，将Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液用氨水调节pH；将调pH后的Ca(NO₃)₂·4H₂O溶液与(NH₄)₂HPO₄溶液混合搅拌均匀；