導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇泡沫陶瓷，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：低成本泡沫陶瓷制備工藝礦渣

前言

20世紀(jì)70年代起發(fā)展起來(lái)的泡沫陶瓷,是一種具有高溫特性的泡沫材料，孔徑從納米級(jí)到微米級(jí)不等,氣孔率在20%～95%之間，具有比表面積大、強(qiáng)度高、耐高溫、耐腐蝕、對(duì)流體自擾性強(qiáng)、再生簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。

利用泡沫陶瓷吸收能量的性能,可用作各種吸音材料、減震材料等;利用低密度、低導(dǎo)熱系數(shù)的特點(diǎn),可制成各種保溫材料、輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料等。此外，泡沫陶瓷還廣泛應(yīng)用于航空航天、電子信息、污水治理及其他新的應(yīng)用領(lǐng)域。

但是隨著泡沫陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，降低成本的呼聲日益增高。泡沫陶瓷低成本制備方法的研究成為泡沫陶瓷領(lǐng)域一個(gè)重要發(fā)展方向。解決思路有以下三種：從原料上控制成本，如采用礦渣系原料；簡(jiǎn)化現(xiàn)有的泡沫陶瓷制備工藝；采用新的泡沫陶瓷制備方法。總之簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的泡沫陶瓷制備方法的研究是十分必要的。

1.礦渣系泡沫陶瓷

根據(jù)材質(zhì)不同，泡沫陶瓷的主要有:高硅質(zhì)硅酸鹽材料，鋁硅酸鹽材料，精陶質(zhì)材料，硅藻土質(zhì)材料，純碳質(zhì)材料，剛玉和金剛砂材料，堇青石、欽酸鋁材料，以及用廢渣構(gòu)成的材料。現(xiàn)在研究比較熱點(diǎn)的是用粉煤灰、煤矸石等工業(yè)廢渣，陶瓷廠、玻璃廠等工業(yè)廢料，建筑垃圾等建筑廢渣制取泡沫陶瓷。

吳興才等人利用煤矸石制備了微米級(jí)泡沫陶瓷【1】，上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院材料系以粉煤灰為主要原料、粘土為粘結(jié)劑，成功地開(kāi)發(fā)出輕質(zhì)泡沫球形生物濾料【2】。

但利用廢料制備出的泡沫陶瓷整體表現(xiàn)出一些問(wèn)題：廢料利用率不高，能耗巨大，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定，且和化工原料制備的泡沫陶瓷性能相差甚大，這些問(wèn)題都有待進(jìn)一步解決。

2.泡沫陶瓷制備工藝

制備工藝的條件越親和，制備工藝和設(shè)備越簡(jiǎn)單，生產(chǎn)的成本也就越低。目前常用的泡沫陶瓷制備方法有添加造孔劑法、有機(jī)泡沫浸漬法、發(fā)泡法、溶膠凝膠法等。研究比較活躍的新方法有采用溶膠一凝膠代替陶瓷漿料浸漬有機(jī)泡沫制備泡沫陶瓷、天然高分子固化法【3～4】、仿生結(jié)構(gòu)復(fù)制法【5】、泡沫注凝法【6】、冷凍干燥制備工藝【7】等。

2.1傳統(tǒng)制備方法

添加造孔劑法，由于工藝簡(jiǎn)單、成型方法靈活多樣，通過(guò)工藝改進(jìn)，有很大潛力實(shí)現(xiàn)低成本化制備。注漿成型能使陶瓷粉料與造孔劑較好地混合,使泡沫陶瓷氣孔分布均勻,且設(shè)備簡(jiǎn)單,是制備泡沫陶瓷常用的方法；模壓成型的最大優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便,如果對(duì)制品的質(zhì)量要求不高,較小的片狀、塊狀或管狀的泡沫陶瓷都可用模壓成型的方法制備。燒結(jié)方面，提高燒結(jié)體的強(qiáng)度，需提高燒結(jié)溫度,延長(zhǎng)燒結(jié)時(shí)間,但會(huì)降低制品的氣孔率。這目前仍是泡沫陶瓷實(shí)用化面臨的問(wèn)題之一。

有機(jī)泡沫浸漬法，是用有機(jī)泡沫浸漬陶瓷漿料,干燥后燒掉有機(jī)泡沫,是目前應(yīng)用最廣的泡沫陶瓷的制備方法，適于制備高氣孔率,開(kāi)氣孔的泡沫陶瓷。漿料的制備和掛漿工藝是制約其發(fā)展的重要因素，目前要達(dá)到總夠的強(qiáng)度，一般都需要二次掛漿，簡(jiǎn)化掛漿工藝可以進(jìn)一步降低泡沫陶瓷的生產(chǎn)成本。

發(fā)泡法，與泡沫浸漬工藝相比,更容易控制制品的形狀、成分和密度,并且可制備各種孔徑大小和形狀的泡沫陶瓷。但傳統(tǒng)的方法往往對(duì)原料和工藝條件要求高，制約其成本的降低。

溶膠-凝膠法主要用來(lái)制備微孔陶瓷材料,特別是微孔陶瓷薄膜，生產(chǎn)率低，成本較高。表1 比較了這幾種工藝方法的特點(diǎn)及應(yīng)用。

表1.傳統(tǒng)泡沫陶瓷工藝方法特點(diǎn)

2.2新型泡沫陶瓷工藝方法

天然高分子固化法：利用某些天然高分子物質(zhì)具有變性導(dǎo)致的液一固轉(zhuǎn)變特性，在泡沫陶瓷的制備工藝中有著潛在的應(yīng)用空間。蛋白質(zhì)、多糖(包括淀粉、纖維素等)是這類(lèi)物質(zhì)的代表。毛小建等人采用木薯淀粉作為固化劑，成功制備了熔石英泡沫陶瓷【4】。該方法工藝過(guò)程簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，逐步成為研究的熱點(diǎn)。但是，加熱過(guò)程中溫度場(chǎng)分布不均勻，會(huì)造成氣泡大小差異，甚至造成局部結(jié)構(gòu)破壞。所以該方法不適合制備對(duì)孔徑分布要求較高的多孔陶瓷。

仿生結(jié)構(gòu)復(fù)制法：將具有多孔結(jié)構(gòu)的天然木材在800～1800 ℃下和惰性氣體環(huán)境中裂解可以得到與木材多孔結(jié)構(gòu)幾乎完全相同的碳預(yù)制體，然后以碳預(yù)制體為模板,在1600℃通過(guò)液態(tài)金屬硅的滲透反應(yīng)可以得到多孔碳化硅陶瓷多孔結(jié)構(gòu)【5】。

冷凍干燥工藝：將陶瓷漿料進(jìn)行冷凍,使溶劑從液相變成固相冰,在干燥過(guò)程中通過(guò)降壓使固相冰直接升華成氣相而讓溶劑排除,這樣就留下了開(kāi)口泡沫結(jié)構(gòu),經(jīng)燒結(jié)后可以得到泡沫陶瓷。水基漿料的使用形成了該工藝的一個(gè)最大優(yōu)勢(shì)就是與環(huán)境友好,因?yàn)槠淇捉Y(jié)構(gòu)的形成是通過(guò)在冷凍干燥過(guò)程中冰的升華來(lái)完成的,其釋放出來(lái)的是氣態(tài)H2O ,對(duì)環(huán)境不會(huì)造成任何污染。Fukasawa 等【7】用冷凍干燥工藝制備出單峰孔(10μm) 和雙峰孔(10μm和0.1μm)的多孔A12O3陶瓷。

3.低成本陶瓷的應(yīng)用領(lǐng)域

3.1.吸聲材料

噪音是一種環(huán)境公害，有礙健康，整個(gè)社會(huì)對(duì)吸音材料的需求量很大，所以作為建筑材料，成本過(guò)高將限制其使用。因此研究開(kāi)發(fā)低成本的吸音材料是一個(gè)重要方向。

泡沫陶瓷具有開(kāi)口氣孔和連通氣孔，當(dāng)聲波傳入時(shí)，氣孔內(nèi)空氣受力振蕩，由于氣孔很小，震動(dòng)會(huì)受到摩擦和阻礙，導(dǎo)致聲音震動(dòng)衰減，大部分的聲能轉(zhuǎn)化為熱能，從而起到吸聲的作用。如清華大學(xué)研制的膨脹型珍珠巖裝飾吸音板可用于房屋天花板的裝飾，其抗彎強(qiáng)度達(dá)1.47MPa，平均吸音系數(shù)為25％，可作為中低檔住宅、會(huì)議廳、公共場(chǎng)所的內(nèi)裝飾材料。

3.2隔熱保溫材料及換熱材料

泡沫陶瓷中閉合氣孔的存在，減少了熱對(duì)流，降低了導(dǎo)熱率，使泡沫陶瓷具有熱傳導(dǎo)率低、抗熱震性能優(yōu)良等特性，是一種理想的耐熱材料。由泡沫陶瓷制作的典型耐熱材料，使用溫度高達(dá)1600℃，熱阻巨大,使得它可作為隔熱保溫材料使用,世界上最好的隔熱材料正是這類(lèi)材料,稱(chēng)為“超級(jí)隔熱材料”,其傳熱系數(shù)比硬質(zhì)聚甲酸乙酯泡沫低上千倍，可用于高級(jí)保溫,如保冷集裝箱；再高級(jí)的泡沫陶瓷隔熱材料還可用于航天飛機(jī)外殼,隔熱質(zhì)輕;還用于導(dǎo)彈頭,做為強(qiáng)迫發(fā)汗體系的構(gòu)件。

在民用建筑領(lǐng)域，可做成保溫板材、墻體，起到極好的保溫效果。另外，由于泡沫陶瓷的泡沫特性以及它耐熱、耐蝕、不污染、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)點(diǎn)，還可用作換熱材料，如用在冶金、陶瓷、石油、化工的回?zé)嵘稀?/p>

4.結(jié)論

簡(jiǎn)單、廉價(jià)、經(jīng)濟(jì)是實(shí)用化的必要前提。低成本的泡沫陶瓷制備方法研究是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)。從原料上控制成本，采用礦渣系原料，兼顧環(huán)境友好；簡(jiǎn)化現(xiàn)有的泡沫陶瓷制備工藝；采用新的泡沫陶瓷制備方法。

參考文獻(xiàn)

[1]吳興才，胡多朝，魯?shù)轮?利用煤矸石制備微米級(jí)泡沫陶瓷[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，1998, 16 (03): 23-24

[2]王健，金鳴林，魏林，等.用粉煤灰制備新型水處理濾料[I].化工環(huán)保，2003(12): 352-357

[3] Dhara S, Pradhan M, Ghosh D, et al. Nature inspired novel processing routes for ceramic foams [J]. Adv Appl Ceram, 2005，104 (1): 9-21.

[4]毛小建，王士維.高孔隙率泡沫陶瓷的制備方法.中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利，200510027545.2. 2005.

[5]錢(qián)軍民，金志浩，喬冠軍.木材陶瓷研究進(jìn)展[J].無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào)，2003, 18 (4): 716-724.

篇2

關(guān)鍵詞：泡沫陶瓷；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

1 前言

十年前，由中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)的“泡沫陶瓷過(guò)濾器”（ceramic foam filter）建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，迎著行業(yè)內(nèi)眾人期盼第一次出臺(tái)。十年已去，如今自然不再新鮮。但是由中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局和中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)的“鑄造用泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng)”（ceramic foam filter for foundry）標(biāo)準(zhǔn)，在去年悄然面世。這也將延續(xù)泡沫陶瓷標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)內(nèi)的使命，推動(dòng)國(guó)內(nèi)泡沫陶瓷產(chǎn)業(yè)規(guī)范化發(fā)展，提升行業(yè)內(nèi)產(chǎn)品的整體質(zhì)量。

仔細(xì)對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)存在很大不同。無(wú)論從技術(shù)指標(biāo)還是遣詞造句，或是圖文并貌，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都更全面完備。當(dāng)然，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也有它的優(yōu)勢(shì)，它主要針對(duì)氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾板而編寫(xiě)，針對(duì)性強(qiáng)。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)定義、圖表以及數(shù)字較多，并規(guī)定了不同材質(zhì)和規(guī)格的泡沫陶瓷，需對(duì)應(yīng)相應(yīng)的外觀質(zhì)量和性能要求。因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)范圍擴(kuò)大了很多，對(duì)行業(yè)內(nèi)的指導(dǎo)性?xún)r(jià)值將更大，也說(shuō)明了國(guó)內(nèi)泡沫陶瓷經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入多元化和成熟化的發(fā)展之路。

2 泡沫陶瓷行標(biāo)與國(guó)標(biāo)應(yīng)用范圍對(duì)比

在JC/T895-2001標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)其應(yīng)用范圍作了如下規(guī)定：本標(biāo)準(zhǔn)適用于鋁及鋁合金熔體過(guò)濾用泡沫陶瓷過(guò)濾器。這項(xiàng)范圍的規(guī)定是基于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)泡沫陶瓷生產(chǎn)情況而定的。氧化鋁泡沫陶瓷過(guò)濾器為當(dāng)時(shí)的主要產(chǎn)品，碳化硅、氧化鋯等其他材質(zhì)的泡沫陶瓷制品基本沒(méi)有生產(chǎn)，靠的是進(jìn)口或外資企業(yè)的供給。然而，憑借JC/T895-2001標(biāo)準(zhǔn)，氧化鋁泡沫陶瓷得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。到目前為止，氧化鋁質(zhì)泡沫陶瓷仍是產(chǎn)量最大的泡沫陶瓷種類(lèi)。

在GB/T25139-2010標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)其應(yīng)用范圍作了如下規(guī)定：本標(biāo)準(zhǔn)適用于耐火原材料經(jīng)高溫?zé)Y(jié)而成的鑄造用泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng)?？梢钥闯銎湟?guī)定的范圍大大擴(kuò)大，不僅包括常用的氧化鋁、碳化硅和氧化鋯三種材質(zhì)，還涵蓋了所有耐火陶瓷原材料，包括以后可能出現(xiàn)的新的耐高溫混合材質(zhì)的泡沫陶瓷。同時(shí)，還規(guī)定了其用途，必定是用于鑄造，如像污水、廢氣處理等用的泡沫陶瓷載體不在其適用范圍中。另外，國(guó)標(biāo)另辟蹊徑，產(chǎn)品名稱(chēng)用過(guò)濾網(wǎng)代替了過(guò)濾器，也說(shuō)明兩者不是替代關(guān)系。

3 泡沫陶瓷行標(biāo)與國(guó)標(biāo)術(shù)語(yǔ)、定義對(duì)比

JC/T895-2001規(guī)定了兩個(gè)定義：

（1） 泡沫陶瓷：是指以聚氨酯泡沫塑料為前驅(qū)體，采用浸漬陶瓷料漿成形工藝，經(jīng)高溫?zé)瞥傻木哂信菽瓲疃嗫捉Y(jié)構(gòu)的陶瓷制品。

（2） 通孔率：是指開(kāi)口氣孔體積在材料幾何體積中所占的百分?jǐn)?shù)。

GB/T25139-2010規(guī)定了8個(gè)術(shù)語(yǔ)和定義。具體包括如下：

（1） 鑄造用泡沫陶瓷過(guò)濾網(wǎng)（ceramic foam filter for foundry）——以開(kāi)孔聚氨酯泡沫塑料為前驅(qū)體，采用浸掛耐火漿料成形工藝，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)的具有三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的用于金屬熔體過(guò)濾的特種陶瓷制品。

（2） 常溫抗壓強(qiáng)度（compressive strength at normal temperature）——常溫下試樣單位面積上所能承受的最大壓力。

（3） 抗熱震性（resistance to thermal shocks）——試樣在急冷急熱條件下具有的抵抗開(kāi)裂的性能。

（4） 孔隙率（porosity）——試樣在室溫下浸漬時(shí)，被液體填充的孔隙（開(kāi)口氣孔）的體積與其輪廓體積的比值。

（5） 孔密度（hole density）——每25.4mm長(zhǎng)度上的孔數(shù)。

（6） 裂紋（crack）——試樣工作面（金屬液垂直流經(jīng)的面）上肉眼可見(jiàn)的裂紋。

（7） 體積密度（bulk density）——干燥試樣質(zhì)量與其輪廓體積（包括氣孔）之比。

（8） 高溫抗彎強(qiáng)度（high-temperature bending strength）——高溫下試樣所能承受的極限彎曲應(yīng)力。

在國(guó)標(biāo)中規(guī)定的術(shù)語(yǔ)和定義，行標(biāo)中基本都有提到，但卻只對(duì)“泡沫陶瓷”和“通孔率” 作了定義，略顯單薄，所以新的國(guó)標(biāo)中給予了補(bǔ)充。定義名稱(chēng)上雖然有所不同，實(shí)際上意思卻是一樣。值得一提的是，國(guó)標(biāo)中創(chuàng)新性地提出了高溫抗彎強(qiáng)度的概念，并把它作為泡沫陶瓷一項(xiàng)性能指標(biāo)。這樣可以很好地將產(chǎn)品性能與其實(shí)際使用過(guò)程相結(jié)合，能夠更好地滿(mǎn)足客戶(hù)對(duì)產(chǎn)品的潛在要求。

4 泡沫陶瓷行標(biāo)與國(guó)標(biāo)的產(chǎn)品外觀質(zhì)量和尺寸偏差規(guī)定對(duì)比

4.1 外觀質(zhì)量對(duì)比

JC/T895-2001標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了表面掉渣、磕碰或缺損、裂紋以及堵孔等外觀質(zhì)量的具體要求。同GB/T25139-2010標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的缺邊、掉角和凹坑等外觀質(zhì)量具體要求不太一樣。說(shuō)明目前的泡沫陶瓷成形技術(shù)已經(jīng)較為成熟，基本不會(huì)存在堵孔現(xiàn)象，也說(shuō)明了鑄造廠家對(duì)泡沫陶瓷過(guò)濾器要求越來(lái)越嚴(yán)格。

篇3

專(zhuān)利號(hào)：200710099039.3

陶瓷金屬制品

本實(shí)用新型涉及一種具有金屬質(zhì)感的陶瓷金屬制品，屬于工藝日用品技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的陶瓷金屬制品包括陶瓷基體，所述陶瓷基體的外表面制有間隔分布的金屬層，所述金屬層按預(yù)定圖案有規(guī)律地間隔分布。這樣制成的陶瓷金屬制品既保持原有陶瓷制品多變的工藝品質(zhì)，又具有金屬質(zhì)感，從而形成一種全新的表面裝飾效果，不僅提高傳統(tǒng)陶瓷制品的外表裝飾檔次，又帶來(lái)了新的欣賞點(diǎn)，而且對(duì)陶瓷制品的外表還具有一定的保護(hù)作用。

專(zhuān)利號(hào)：200720036965.1

新型自密封節(jié)水潔具陶瓷開(kāi)關(guān)

本實(shí)用新型公開(kāi)一種新型自密封節(jié)水潔具陶瓷開(kāi)關(guān)裝置，包括開(kāi)關(guān)本體，設(shè)于開(kāi)關(guān)本體內(nèi)，用于封堵水流孔的閥座組件。所述的閥座組件包括閥桿、上瓷片、中瓷片、密封硅膠，中瓷片固定在開(kāi)關(guān)本體內(nèi)，閥桿一端固定連接控制水流開(kāi)關(guān)的手柄，另一端固定連接上瓷片，中瓷片下面還墊有一密封硅膠，中瓷片、密封硅膠設(shè)有進(jìn)水口及出水口。使用本實(shí)用新型節(jié)水潔具開(kāi)關(guān)可長(zhǎng)時(shí)間保持可靠的自密封。

專(zhuān)利號(hào)：200720119159.0

納米陶瓷柱塞

本實(shí)用新型涉及柱塞泵所使用的一種納米陶瓷柱塞，其創(chuàng)新點(diǎn)在于：在柱塞基體的表面均勻制有一層納米陶瓷層。本納米陶瓷層可使柱塞具有更加良好的耐磨、耐腐蝕性能，在同等工況下，可大大延長(zhǎng)柱塞泵的使用壽命，有效提高各類(lèi)柱塞泵的泵效；而且納米陶瓷材料電沉積的工藝合格率高且無(wú)粉塵污染，極具推廣應(yīng)用價(jià)值，特別適合于油田等對(duì)柱塞耐磨、耐腐蝕性要求較高的場(chǎng)合應(yīng)用。

專(zhuān)利號(hào)：200720095546.5

內(nèi)置電容型片式壓電陶瓷諧振器

一種內(nèi)置電容型片式壓電陶瓷諧振器，包括上蓋板、壓電振子和下蓋板，上蓋板上有電容電極，下蓋板的上表面有一個(gè)凹腔。它還包括中間蓋板，中間蓋板的下表面有一個(gè)凹腔，上蓋板、中間蓋板、壓電振子和下蓋板依次粘合在一起。由中間蓋板和下蓋板提供諧振子振動(dòng)的振動(dòng)空腔，上蓋板為一片電容平片，可在正反面制備電容電極圖形，形成電容以提供負(fù)載電容值。負(fù)載電容值的大小可通過(guò)改變上蓋板正反面重疊電極的面積進(jìn)行調(diào)整，需要的電容值較小時(shí)也可以單面制備電極，電容值的可調(diào)節(jié)范圍大，而且無(wú)需改變電容平片的材質(zhì)，電容值的調(diào)整較為方便。

專(zhuān)利號(hào)：200720107254.9

外熱式電烙鐵紅外陶瓷發(fā)熱芯

一種外熱式電烙鐵紅外陶瓷發(fā)熱芯，包括：瓷基管，在瓷基管外表面上涂有發(fā)熱涂料層，發(fā)熱涂料層一端的瓷基管表面上噴涂的鋁電極和鋁電極相連的導(dǎo)線(xiàn)作為引出電極，引出電極通過(guò)引線(xiàn)孔引出發(fā)熱器，涂料層外套有絕緣套管。該設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是：壽命長(zhǎng)、省電、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳熱層次少、組裝方便、加熱效率高、導(dǎo)電性好、自動(dòng)恒溫、可靠性高、工作電壓寬、絕緣性好的特點(diǎn)。熱起動(dòng)速度快，預(yù)熱時(shí)間短，接入電源后，室溫起動(dòng)只需預(yù)熱兩分鐘就可進(jìn)行焊接，方便快捷。

專(zhuān)利號(hào)：200720083421.0

增韌陶瓷型圓盤(pán)雙刀閥

篇4

關(guān)鍵詞：碳化硅；多孔陶瓷；制備工藝；

中圖分類(lèi)號(hào)： TM281+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、傳統(tǒng)工藝制備

（一）有機(jī)泡沫浸漬法應(yīng)用

該項(xiàng)制備工藝以有機(jī)泡沫為骨架，完成浸漿、干燥工序后，經(jīng)過(guò)高溫?zé)仆瓿?。有機(jī)物在陶瓷燒制的過(guò)程中揮發(fā)，留下網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的陶瓷體。這項(xiàng)工藝的特殊之處在于制備好的漿料能夠均勻地覆蓋在開(kāi)孔三維網(wǎng)狀骨架機(jī)構(gòu)的有泡沫體上，經(jīng)過(guò)干燥燒制后，有機(jī)泡沫層消失，留下網(wǎng)眼型的孔隙。設(shè)備少、工藝過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低是該項(xiàng)制備工藝的優(yōu)點(diǎn)。這種工藝燒制出來(lái)的陶瓷孔隙度高且氣孔之間相互貫通，工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用廣泛。水基漿料的應(yīng)用既滿(mǎn)足了現(xiàn)代環(huán)保制作要求，同時(shí)也降低了制作成本。

但這種制造工藝也存在一定缺陷，由于水基漿料和有機(jī)泡沫材料的兼容性不夠，制品強(qiáng)度無(wú)法保證。要想改善碳化硅泡沫陶瓷的力學(xué)性能，減少掛漿陶瓷胚體在加工過(guò)程中出現(xiàn)涂蓋不均和孔筋的現(xiàn)象發(fā)生，可以通過(guò)液相滲硅、增加掛漿量或改進(jìn)燒成工藝實(shí)現(xiàn)。掛漿量的增加可以在陶瓷漿料中添加粘結(jié)劑、分散劑、流變劑、漿料表面活性劑等一系列添加劑來(lái)增加有機(jī)泡沫的粘附性能。

（二）造孔劑添加法應(yīng)用

這種工藝在陶瓷配料中加入造孔劑，造孔劑占據(jù)胚體孔隙中占據(jù)一定空間，燒結(jié)工序完成后，造孔劑脫離胚體，原先占據(jù)的空間形成氣孔，為碳化硅泡沫陶瓷的制備做好準(zhǔn)備。這項(xiàng)工藝的優(yōu)點(diǎn)在于，通過(guò)溫度和時(shí)間的改變可控制調(diào)整產(chǎn)品的強(qiáng)度和空隙率。普通工藝燒制時(shí)，燒成溫度過(guò)高時(shí)，形成液增多，閉口氣孔增加，孔隙率過(guò)低，達(dá)不到要求；燒制溫度過(guò)低時(shí)，液相量減小，產(chǎn)品強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足要求。造孔劑添加法的應(yīng)用則可以避免這些現(xiàn)象的發(fā)生，孔隙率也控制在50%以下。這種制造工藝的缺點(diǎn)有：1、對(duì)造孔劑分散性要求較高；2、產(chǎn)品的氣孔率不高；3、孔徑大小、分布控制效果較差。

造孔劑主要有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩種，無(wú)機(jī)造孔劑主要是各種銨鹽，或是可以在高溫下分解的鹽類(lèi)。有機(jī)造孔劑則主要是天然纖維、高分子聚合物以及有機(jī)酸等，像尿素、聚苯乙烯和聚丙烯醇等。其中，淀粉是常用的有機(jī)造孔劑。通過(guò)燒制實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，淀粉量越大，碳化硅多孔陶瓷的強(qiáng)度和密度越小，氣孔直徑越大，氣孔率增大。造孔添加劑分量的多少對(duì)產(chǎn)品物組組成基本不造成影響。

二、先進(jìn)工藝制備

（一）流延成型工藝應(yīng)用

陶瓷泥漿在刮刀的作用下，可在平面延展呈片狀，再對(duì)其陶瓷坯體塑性的方法稱(chēng)之為流延成型工藝。通過(guò)粘結(jié)劑、增塑劑、懸浮劑以及溶劑添加混合構(gòu)成水溶液或污水溶液，原先細(xì)分散的陶瓷粉料懸浮狀變?yōu)榭闪鲃?dòng)且可塑性強(qiáng)的料漿。流經(jīng)經(jīng)過(guò)刮刀，料漿在流延機(jī)運(yùn)輸帶上直接形成薄層坯帶。坯帶流動(dòng)的過(guò)程中，溶劑逐漸揮發(fā)，固定微粒聚集，形成質(zhì)地密致且柔軟的坯帶，經(jīng)過(guò)沖壓處理后，形成固定形狀的坯體。流延成型工藝與傳統(tǒng)制備工藝相比較而言，具有投入費(fèi)用小、設(shè)備簡(jiǎn)單、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。

（二）化學(xué)氣相滲透工藝應(yīng)用

化學(xué)氣相沉積是該項(xiàng)工藝的技術(shù)原理，基底物質(zhì)（碳基底居多）與沉積物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，經(jīng)過(guò)燒制后制備成多孔陶瓷材料。以化學(xué)氣相沉積工藝為基礎(chǔ)，在經(jīng)過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)、改進(jìn)，再研究出化學(xué)氣相滲透制備工藝。通過(guò)近幾十年的發(fā)展，化學(xué)氣相淀積已廣泛應(yīng)用于新晶體研制、物質(zhì)提純、多種玻璃態(tài)或單、多晶體無(wú)機(jī)薄膜材料淀積等行業(yè)。該項(xiàng)工藝有產(chǎn)品孔隙度、密度可調(diào)控；低密度、高強(qiáng)度且形狀復(fù)雜多孔碳化硅陶瓷制備的優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品密度可控制在1.3g/cm?，孔隙度則可達(dá)到65%到80%，這類(lèi)低密度高孔隙率的產(chǎn)品是傳統(tǒng)工藝制備很難生產(chǎn)出來(lái)的。

（三）冷凍干燥工藝應(yīng)用

定向冷凍干燥工藝可以制備微觀形貌精細(xì)、外形復(fù)雜的多孔陶瓷材料，屬于濕法成型工藝的一種。通過(guò)控制有機(jī)溶劑或水在一定方向上凍結(jié)形成排列整齊的溶液晶體，再在低壓狀態(tài)下干燥升華為游模板或冰，最后通過(guò)高溫?zé)Y(jié)，得到多孔陶瓷成品。成本費(fèi)用少、孔道結(jié)構(gòu)精確可調(diào)、適用范圍廣泛、力學(xué)性能較佳是該制備工藝的優(yōu)點(diǎn)。但我國(guó)的機(jī)械設(shè)備和制備技術(shù)相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家而言還是處于之后狀態(tài)，因此該項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展或多或少受到了限制。

三、未來(lái)展望及總結(jié)

多孔碳化硅陶瓷由于具備優(yōu)越的耐磨性、高溫強(qiáng)度、抗熱震性以及耐腐蝕性而受到了各大制造行業(yè)的廣泛關(guān)注，已有多種領(lǐng)域離不開(kāi)這一新型材料的應(yīng)用。而傳統(tǒng)碳化硅泡沫陶瓷制備技術(shù)用時(shí)長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、產(chǎn)品雜質(zhì)占比大、燒結(jié)溫度高、成品性能不穩(wěn)定等因素制約了該項(xiàng)材料的應(yīng)用發(fā)展。相比之下，新型碳化硅泡沫陶瓷的制備有著產(chǎn)品性能穩(wěn)定、工藝要求簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，燒結(jié)過(guò)程中仍需要較高溫度。工藝發(fā)展的過(guò)程中，還存在像孔徑大小、形狀及分布控制困難、制備納米級(jí)微孔碳化硅陶瓷標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法達(dá)到、生產(chǎn)成本費(fèi)用較高等亟待解決的問(wèn)題。就當(dāng)前形勢(shì)來(lái)看，我們應(yīng)該將重點(diǎn)放在孔徑大小控制、孔徑分布控制、低溫?zé)迫齻€(gè)方面作出研究，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)成本降低、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)化、生產(chǎn)質(zhì)量提高的生產(chǎn)目標(biāo)，樹(shù)立規(guī)?；?、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展目標(biāo)，進(jìn)而全面推動(dòng)陶瓷行業(yè)的蓬勃發(fā)展。

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篇5

【關(guān)鍵詞】 巖棉保溫帶質(zhì)量控制

中圖分類(lèi)號(hào)： O213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)：

北京央視新址附屬文化中心、上海膠州教師公寓等工程相繼發(fā)生由建筑外保溫材料引發(fā)的火災(zāi)，造成重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。為遏制當(dāng)前建筑易燃可燃外保溫材料火災(zāi)高發(fā)的勢(shì)頭，把好火災(zāi)防控源頭關(guān)，公安部公消【2011】65號(hào)文件規(guī)定：民用建筑外保溫材料必須采用燃燒性能為A級(jí)的材料。為了推行65號(hào)文件規(guī)定，本文以監(jiān)理蘇州市南環(huán)新村危舊房解危改造工程五號(hào)地塊為例，淺談外墻巖棉帶保溫材料及其質(zhì)量控制要點(diǎn)。

工程概況

南環(huán)新村危舊房解危改造五號(hào)地塊工程為混凝土框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，總建筑面積100014.12㎡，建筑高度97.95m,抗震設(shè)防裂度為6度。

本工程外墻保溫采用巖棉外墻外保溫系統(tǒng)，巖棉具有容重輕、不燃、防火無(wú)毒、導(dǎo)熱系數(shù)低、能與外墻系統(tǒng)兼容、價(jià)格適中、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。

幾種外墻保溫材料性能比較

擠塑聚苯乙烯泡沫板。

擠塑聚苯乙烯泡沫板是以聚苯乙烯樹(shù)脂輔以聚合物在加熱混合的同時(shí)，注入催化劑，而后擠塑押出連續(xù)性閉孔發(fā)泡的硬質(zhì)泡沫塑料板，其內(nèi)部為獨(dú)立的密閉式氣泡結(jié)構(gòu)。

優(yōu)點(diǎn)：具有優(yōu)異、持久的隔熱保溫性；優(yōu)越的抗水、防潮性；防腐蝕、耐用性。

缺點(diǎn)：擠塑聚苯乙烯泡沫板不阻燃，加工時(shí)添加塑料添加劑和廢舊塑料來(lái)改善擠塑聚苯乙烯泡沫板的一些性能，添加劑和廢舊塑料在燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生各種有毒有害氣體。

發(fā)泡陶瓷保溫板。

發(fā)泡陶瓷保溫板外墻外保溫系統(tǒng)是采用陶瓷陶土尾礦、陶瓷碎片、摻加料等作為主要原料，采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝和發(fā)泡成型技術(shù)，經(jīng)高溫焙燒而成的高氣孔率的閉孔陶瓷材料。

優(yōu)點(diǎn)：具有熱傳導(dǎo)率低、不燃、耐高溫、防火、耐老化、與水泥制品相容性好、吸水率低、耐候性好等性能。

缺點(diǎn)：材料本身價(jià)格高，目前發(fā)泡陶瓷保溫板還沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。

巖棉板、帶

巖棉板、帶是以玄武巖及其它天然礦石等為主要原料，經(jīng)高溫熔融、離心噴吹制成礦物質(zhì)纖維，摻入一定比例的粘結(jié)劑、憎水劑等添加劑后，經(jīng)擺錘法壓制、固化并裁割而成的纖維平行（垂直）于板面的板狀或帶狀保溫材料。

優(yōu)點(diǎn)：巖棉是一種優(yōu)質(zhì)高效的保溫材料，其燃燒性能達(dá)到A級(jí)，能滿(mǎn)足“公通字【2009】46號(hào)文件、公安部公消【2011】65號(hào)文件”規(guī)定要求。具有：容重輕、不燃、防火無(wú)毒、導(dǎo)熱系數(shù)低、吸音性能好、絕緣、化學(xué)穩(wěn)定性能好、使用周期長(zhǎng)、耐老化、能與外墻系統(tǒng)兼容、價(jià)格適中、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。在國(guó)外尤其是歐洲的建筑中大量使用巖棉制品作為保溫材料，其技術(shù)比較成熟。

缺點(diǎn)：巖棉的質(zhì)量?jī)?yōu)劣相差很大，外墻保溫材料要選擇優(yōu)質(zhì)巖棉。

以上材料性能比較。

防火性能：巖棉板、帶、發(fā)泡陶瓷保溫板防火性能最好，擠塑聚苯乙烯泡沫板不防火。

造價(jià)指標(biāo)：發(fā)泡陶瓷保溫板加工工藝復(fù)雜，成本較高；擠塑聚苯乙烯泡沫板加工工藝簡(jiǎn)單，成本位于第二；巖棉板、帶價(jià)格最低，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)最優(yōu)。

施工經(jīng)驗(yàn)：巖棉板、帶、發(fā)泡陶瓷保溫板和擠塑聚苯乙烯泡沫板施工工藝差不多，后期效果也較好。

綜上所述，綜合考慮工程性質(zhì)、特點(diǎn)和各保溫材料防火性能、經(jīng)濟(jì)、施工工藝等因素，本工程選用巖棉帶作為外墻保溫材料是正確的選擇。

施工質(zhì)量控制

（1）原材料質(zhì)量控制。

1）現(xiàn)場(chǎng)所采用的巖棉帶外保溫系統(tǒng)性能指標(biāo)應(yīng)符合《巖棉外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(蘇JG/T 046-2012)表4.1.1的要求。

2）主要性能指標(biāo)應(yīng)符合《巖棉外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(蘇JG/T 046-2012)表4.2.1的要求。

3）原材料的熱工性能應(yīng)符合《巖棉外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》(蘇JG/T 046-2012)附錄表A.0.1的要求。

4）所用原材料、半成品進(jìn)場(chǎng)后，應(yīng)檢查成品合格證、出廠檢驗(yàn)報(bào)告和有效期內(nèi)的系統(tǒng)型式檢驗(yàn)報(bào)告。

5）重點(diǎn)檢測(cè)原材料的技術(shù)性能，密度、導(dǎo)熱系數(shù)、抗拉強(qiáng)度、幾何尺寸變化、吸水量、憎水率應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

6）監(jiān)理對(duì)進(jìn)場(chǎng)的原材料應(yīng)進(jìn)行抽樣復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)材料包括：巖棉帶、抹面膠漿、耐堿玻璃纖維網(wǎng)格布、膠粘劑、錨栓等。復(fù)驗(yàn)項(xiàng)目應(yīng)符合江蘇省《巖棉外墻保溫系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》蘇JG/T 046-2012附錄B的相關(guān)規(guī)定。

（2）施工過(guò)程的質(zhì)量控制與驗(yàn)收。

1）施工單位應(yīng)編制巖棉帶外保溫工程施工方案，施工人員應(yīng)經(jīng)過(guò)培訓(xùn)并經(jīng)考核合格后方可上崗作業(yè)。

2）外保溫工程施工前應(yīng)具備以下條件：基層施工質(zhì)量驗(yàn)收合格；外門(mén)窗洞口應(yīng)通過(guò)驗(yàn)收；伸出墻面的消防梯、落水管、各種進(jìn)戶(hù)管線(xiàn)和空調(diào)器等預(yù)埋件、連接件應(yīng)安裝完畢，并按外保溫系統(tǒng)厚度留出間隙。且以下部位應(yīng)做防水保溫處理：水平或傾斜出挑的部位、延伸至地面以下的部位、外墻上的任何附著件連接部位、變形縫部位。本工程為了保證外墻保溫防水效果，特在填充墻砌體部分、砌體與混凝土墻、柱、梁銜接處搭接300 mm，用1.5mm厚高分子聚合物水泥進(jìn)行防水涂膜。

3）外墻外保溫系統(tǒng)的基層表面應(yīng)堅(jiān)實(shí)、平整、干燥，不得有開(kāi)裂、空鼓、松動(dòng)、泛堿、粉化、起皮、爆灰等現(xiàn)象，表面應(yīng)清潔，無(wú)油污和脫模劑等妨礙粘結(jié)的附著物。

4)巖棉帶粘貼前應(yīng)進(jìn)行雙面界面處理，巖棉帶應(yīng)自上而下沿水平方向橫向鋪貼，上下排之間應(yīng)錯(cuò)縫1∕2板長(zhǎng)，局部最小錯(cuò)縫不應(yīng)小于200mm，墻角巖棉板應(yīng)交錯(cuò)互鎖，并保證墻角垂直度；門(mén)窗洞口巖棉板拼縫不得正好留在門(mén)窗口的四角處，應(yīng)用整塊巖棉板裁出洞口，且最小尺寸不應(yīng)小于300mm。巖棉帶的粘結(jié)應(yīng)滿(mǎn)粘，巖棉帶抹完膠粘劑后，應(yīng)先將保溫板下端與基層粘結(jié)，然后自下而上均勻擠壓，滑動(dòng)就位。

5）巖棉帶粘貼完畢后要注意防水保護(hù)，當(dāng)遇到暴雨天氣或樓上向下流水時(shí)，要用防雨布覆蓋墻面。巖棉帶粘貼完畢，應(yīng)對(duì)板的抹灰面進(jìn)行表面處理，用不銹鋼抹刀對(duì)整個(gè)表面涂刮抹面膠漿（厚1～1.5mm）,并壓入巖棉帶的表面纖維中。雙層網(wǎng)抹面層分三層進(jìn)行，第一層抹面膠漿厚1.5～2mm，第二層抹面膠漿厚2mm左右，第三層抹面膠漿厚2mm左右，并要求抹面層厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。抹面膠漿應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行配置，配置好的膠粘劑應(yīng)避免太陽(yáng)直射，并應(yīng)在2h內(nèi)用完。

6）網(wǎng)格布的鋪設(shè)應(yīng)抹平、找直，并保持陰陽(yáng)角的方正和垂直度，網(wǎng)格布的上下、左右之間均應(yīng)有搭接，其搭接寬度不應(yīng)小于100mm；玻纖網(wǎng)格布不得直接鋪設(shè)在巖棉帶表面，也不得外露，不得干搭接。

篇6

【關(guān)鍵詞】 多孔磷酸鈣陶瓷; 骨水泥; 微孔; 生物相容性

Preparation and Characteration of Porous Calcium Phosphate Bioactive Material for Bone Tissue Engineering

【Abstract】 Objective To prepare the adaptive porous calcium phosphate bioactive material. Methods The hydroxyapatite/tricalcium phosphate biphasic powder was synthesized by the wet coprecipitation method. Then polymer sponge immersion method and appropriate progeny were used to prepare porous calcium phosphate (CaP) .The morphology and structure of CaP ceramics and CPC were observed by scanning electronic microscopy (SEM).Their phase composition were analyzed by Xray diffraction(XRD). Results The porosities of CaP ceramics and CPC were 72% and 67% respectively. Their pore sizes were 200 to 280 μm. The results of XRD showed that CaP ceramics composed of HA and βTcp， CPC composed of HA， βTCP. Conclusion The preparation by the experiment has appropriate pore size and porosity and excellent biocompatibility which are suitable to the bone ingrowth.

【Key words】 porous calcium phosphate (CaP) ceramics; cement; micropore; biocompatibility

1 前 言

磷酸鈣生物材料由于具有與自然骨組織相似的無(wú)機(jī)成分，因此表現(xiàn)出優(yōu)良的生物相容性，植入體內(nèi)后能夠與骨組織形成骨鍵合，被稱(chēng)為生物或材料，并已經(jīng)成功地被應(yīng)用于臨床骨缺損的修復(fù)和填充［1］。但是，臨床常常會(huì)遇到病理情況下的骨缺損，如骨質(zhì)疏松導(dǎo)致的骨缺損，患者的骨密度低，骨修復(fù)能力差；或者大體積的骨缺損。由于無(wú)機(jī)的磷酸鈣生物材料缺乏生長(zhǎng)因子、蛋白質(zhì)等，引導(dǎo)新骨長(zhǎng)入磷酸鈣生物材料的能力有限，上述原因常常導(dǎo)致臨床不愈合或延遲愈合。因此，有研究提出通過(guò)體外培養(yǎng)細(xì)胞或在磷酸鈣生物材料中添加一定的生物因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白［2］（BMP），轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子［3］（TGFβ）等，或者在生物材料體外培養(yǎng)細(xì)胞，通過(guò)添加生長(zhǎng)因子或細(xì)胞賦予生物材料誘導(dǎo)組織再生的能力［4］ ，有巨大的發(fā)展前景。因此，如何制備模仿自然骨組織的孔隙結(jié)構(gòu)，尤其是適合細(xì)胞長(zhǎng)入的孔隙結(jié)構(gòu)，包括適當(dāng)?shù)目紫冻叽?、以及孔隙的貫通性等，是?dāng)前骨組織工程研究的熱點(diǎn)［5］。

2 材料制備和方法

2.1 雙相磷酸鈣粉末合成

本研究采用Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4作為起始原料濕法合成混合均勻的羥基磷灰石（hydroxyapatite， HA）/磷酸三鈣(Tricalcium Phosphate， TCP)。通過(guò)控制反應(yīng)液中的pH值和Ca/P原子比可以制備不同HA/βTCP比例的共沉淀粉體?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下：

Ca(NO3)2+(NH4)2HPO4+NH4OH Ca5(OH)(PO4)3+ Ca3(PO4)2＋NH4NO3（式－1）

經(jīng)老化，將沉淀過(guò)濾并用蒸餾水反復(fù)清洗至pH 7，烘干，球磨機(jī)研磨成粉末備用。

2.2 磷酸鈣多孔支架的制備

磷酸鈣陶瓷多孔支架材料采用有機(jī)泡沫浸漿法，將上述合成的磷酸鈣粉料加入蒸餾水調(diào)制成磷酸鈣漿料，浸漬有機(jī)泡沫，干燥，然后經(jīng)過(guò)1 250℃的高溫?zé)Y(jié)，去除有機(jī)泡沫，即可制備多孔磷酸鈣陶瓷。

根據(jù)文獻(xiàn)［6］，多孔磷酸鈣骨水泥粉末由αTCP（αCa3(PO4)2）、DCPD（CaHPO4.2H2O）、HA（Ca5(PO4)3OH）、CaCO3按58∶25∶8.5∶8.5的質(zhì)量比混合而成。采用NaCl顆粒作為致孔劑，致孔劑占70 wt ％，其中60％的致孔劑的粒徑小于200 μm，剩下的40％分布在200～450 μm之間。采用磷酸緩沖液作為液相，將粉相和液相混合后，磷酸鈣骨水泥發(fā)生固化。在蒸餾水中將易溶造孔劑溶解，即形成多孔磷酸鈣骨水泥。

2.3 磷酸鈣多孔組織工程多孔材料的表征

2.3.1 孔隙率的測(cè)定 本研究采用直接稱(chēng)重體積計(jì)算法測(cè)定多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率。先切取形狀規(guī)則且大小合適的多孔材料樣品，注意切割試樣時(shí)盡量不要使材料的原始孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形，且試樣形狀應(yīng)便于測(cè)量和進(jìn)行體積計(jì)算。利用天平稱(chēng)出試樣質(zhì)量，利用游標(biāo)卡尺進(jìn)行樣品的尺寸測(cè)量，并計(jì)算其體積，根據(jù)公式得出孔率［7，8］。

本實(shí)驗(yàn)中制備的骨水泥樣品，每個(gè)質(zhì)量都為1g。凝固后形狀為圓柱狀，測(cè)得直徑為15 mm，高3 mm.本實(shí)驗(yàn)采用的NaCl的密度為2.16 g/cm3.

2.3.2 形貌觀察 采用掃描電鏡觀察了組織工程多孔支架材料的高倍形貌。分別取兩種多孔磷酸鈣生物材料，鍍金，利用掃描電鏡（FEI，Quta 200）觀察多孔磷酸鈣生物材料的孔隙結(jié)構(gòu)和形貌。

2.3.3 成分分析 采用X射線(xiàn)衍射測(cè)定兩種組織工程支架材料的相組成，測(cè)試條件采用X射線(xiàn)衍射儀（Philip，Xpert）對(duì)樣品粉末進(jìn)行分析，選擇銅靶在35 mA、45 kV的測(cè)試條件［9］。

3 結(jié)果

3.1 磷酸鈣多孔材料的孔隙率

多孔材料的孔率（又稱(chēng)孔隙率或孔隙度），是指多孔體中孔隙所占體積與多孔體總體積之比，一般以百分?jǐn)?shù)來(lái)表示，該指標(biāo)是多孔材料中的最基本的參數(shù)之一，也是決定多孔材料的其它性能的關(guān)鍵因素。多孔材料的孔隙包括貫通孔、半通孔和閉合孔3種，這3種孔率的總和就是總孔率［10］。

本研究所制備多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率約為72％；多孔磷酸鈣骨水泥的孔隙率約為67％.

3.2 形貌觀察

采用掃描電鏡觀察了多孔磷酸鈣陶瓷和磷酸鈣骨水泥的形貌，如圖2所示。從圖中可以觀察到，在兩種多孔支架材料大孔的孔壁上均有大量孔徑在幾個(gè)至數(shù)十微米的微孔，尤其是磷酸鈣多孔陶瓷。

3.3 成分分析

X射線(xiàn)衍射結(jié)果如圖3所示。從圖中可分析磷酸鈣陶瓷中主要相成分為羥基磷灰石（HA），此外還含有少量的磷酸三鈣（βTCP）。磷酸鈣骨水泥粉末主要為磷酸三鈣，其中主要包括β相的磷酸三鈣（βTCP）和少量的β相磷酸三鈣（βTCP）。磷酸鈣粉相和液相混合固化后，主要成分為HA、βTCP和βTCP，經(jīng)過(guò)蒸餾水的浸泡后，其中的βTCP、βTCP的含量下降，尤其是βTCP的衍射峰基本消失，而HA的含量明顯增加［11］。

磷酸鈣骨水泥能夠自行硬化并轉(zhuǎn)化為羥基磷灰石的原理基于不同磷酸鈣鹽在水中的溶解度的差異。由于在pH 4.2～11范圍內(nèi)，羥基磷灰石在水中的溶解度是最小的，因而在熱力學(xué)上是最穩(wěn)定的。其它磷酸鈣鹽在水中會(huì)向HA轉(zhuǎn)化，因此，本實(shí)驗(yàn)制備的磷酸鈣骨水泥隨著固化以及在蒸餾水中浸泡后，HA的含量明顯增加，而磷酸鈣骨水泥粉相中的αTCP等，溶解或轉(zhuǎn)化成HA。雖然自然骨中無(wú)機(jī)相主要為HA，但也有少量的TCP，因此HA、αTCP和βTCP三種磷酸鈣鹽均具有優(yōu)良的生物相容性，已成功地被應(yīng)用于臨床［12］。

4 討論

通過(guò)體外培養(yǎng)細(xì)胞或在磷酸鈣生物材料中添加一定的生物因子，如骨形態(tài)發(fā)生蛋白（BMP），轉(zhuǎn)移生長(zhǎng)因子（TGFβ）等，或者在生物材料體外培養(yǎng)細(xì)胞，通過(guò)添加生長(zhǎng)因子或細(xì)胞賦予生物材料誘導(dǎo)組織再生的能力，這種在體外構(gòu)建組織的方法被稱(chēng)為“組織工程”，是目前研究的方向［13］。根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)其定義為：“在體內(nèi)和體外應(yīng)用科學(xué)原理和方法構(gòu)建組織工程醫(yī)療產(chǎn)品，用于醫(yī)學(xué)診斷和治療。各種原理和技術(shù)是工程學(xué)和生物醫(yī)學(xué)基本的實(shí)踐和方法，例如：制造傳統(tǒng)醫(yī)療器械和生物制品的細(xì)胞、基因，或藥物治療，胚胎學(xué)或其他形式的發(fā)育學(xué)和生物學(xué)，外科修復(fù)方法和技術(shù)等。組織工程也可用于生產(chǎn)非人體用產(chǎn)品?！保鶕?jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)，其定義為：“指制造一類(lèi)醫(yī)療產(chǎn)品的技術(shù)和工藝，這類(lèi)醫(yī)療產(chǎn)品中活組織或細(xì)胞應(yīng)能修復(fù)、改善或再生受者細(xì)胞、組織和器官和/或其結(jié)果和功能”。

組織工程的三大要素分別為：細(xì)胞、細(xì)胞生長(zhǎng)因子和細(xì)胞載體材料。由于分離的細(xì)胞自身不能形成組織，它們需要特殊的環(huán)境，通常包括細(xì)胞生長(zhǎng)臨時(shí)的支架材料。這種三維支架材料常常模擬其自然對(duì)應(yīng)物——體內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)，既起物理支架的作用，又是細(xì)胞在體外培養(yǎng)和后期植入的粘附物質(zhì)。運(yùn)用于骨組織工程的支架材料主要有無(wú)機(jī)材料和生物可吸收高分子材料或它們的復(fù)合物，無(wú)機(jī)材料主要包括羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）、磷酸三鈣（Tricalcium phosphate， TCP）以及它們組成的雙相磷酸鈣材料等［14］。但如何制備模仿自然骨組織的孔隙結(jié)構(gòu)，尤其是適合細(xì)胞長(zhǎng)入的孔隙結(jié)構(gòu)，包括適當(dāng)?shù)目紫冻叽?、以及孔隙的貫通性等，是?dāng)前骨組織工程研究的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。

貫穿式多孔結(jié)構(gòu)有利于組織液的滲入，使組織液能夠進(jìn)入材料內(nèi)部，材料與組織液接觸面積增加，有利于材料的生物降解［15］。為了適應(yīng)新生骨組織長(zhǎng)入材料的要求，微孔的最小孔徑必須大于100μm，此時(shí)，骨細(xì)胞可以在孔內(nèi)生長(zhǎng)，有利于材料的血管彼此連通，以保證長(zhǎng)入材料深部的組織有營(yíng)養(yǎng)供給，同時(shí)種植體可以起到支架作用［16］。

作者采用有機(jī)泡沫浸漬法和加入致孔劑的方法，制備出多孔磷酸鈣陶瓷和磷酸鈣骨水泥，通過(guò)控制有機(jī)泡沫的孔隙率和孔隙結(jié)構(gòu)，以及致孔劑的加入量和尺寸，有效控制多孔磷酸鈣陶瓷和骨水泥中的孔隙率和孔隙尺寸，并分別采用掃描電鏡、X射線(xiàn)研究分析其表面形貌和孔隙結(jié)構(gòu)，測(cè)定磷酸鈣陶瓷和骨水泥的孔隙率，以及相成分，證實(shí)其有利于細(xì)胞和細(xì)胞生長(zhǎng)因子在體外構(gòu)建組織，是具有適合新骨長(zhǎng)入的孔隙率、孔隙尺寸和結(jié)構(gòu)的多孔磷酸鈣組織工程支架材料。

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篇7

【關(guān)鍵詞】陶瓷材料 變形 高溫彎曲度 測(cè)試方法

【中圖分類(lèi)號(hào)】TM28 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1009-9646(2008)08(b)-0186-02

1 測(cè)量陶瓷高溫彎曲度的意義

陶瓷材料是采用特定的原料與配方,經(jīng)過(guò)成型與高溫?zé)Y(jié)后制成的一大類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬固體材料。陶瓷材料具備熔點(diǎn)高、耐高溫、硬度高、耐磨損、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好以及重量輕、彈性模量大、強(qiáng)度高等優(yōu)良性能,并具有電、光、磁、力、聲、熱、化學(xué)和生物特性。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與需要,陶瓷材料已超出傳統(tǒng)日用瓷、藝術(shù)陳設(shè)瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷的領(lǐng)域向先進(jìn)陶瓷方向發(fā)展。陶瓷材料所具備的絕緣性、鐵電性、壓電性、半導(dǎo)性、鐵磁性、部分超導(dǎo)性等功能使其成為影響電子技術(shù)發(fā)展的舉足輕重的關(guān)鍵材料;陶瓷材料所具有的耐高溫、耐腐蝕、重量輕特性使其成為(熱)結(jié)構(gòu)材料的主要材料之一。陶瓷材料已從輔助材料發(fā)展成制造業(yè)的主要材料,在軍工、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通、醫(yī)療、環(huán)保和機(jī)器人、生命與宇宙科學(xué)研究等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,并對(duì)電子技術(shù)、計(jì)算技術(shù)、空間技術(shù)、能源工程等新技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用。

當(dāng)今,工業(yè)、能源、交通、空間技術(shù)等部門(mén)對(duì)結(jié)構(gòu)陶瓷材料都提出了很高的要求。如各種陶瓷噴嘴、陶瓷密封圈、陶瓷刀具、陶瓷葉片、陶瓷柱塞等,除要求具有良好的耐磨性、耐高溫性、耐腐蝕性和足夠的機(jī)械強(qiáng)度等性能之外,還必須做成具有尺寸與加工精度要求的精密部件。由于陶瓷材料硬度高、脆性大,機(jī)械加工困難,在制備過(guò)程特別是在燒結(jié)時(shí)會(huì)收縮并產(chǎn)生不同程度變形,陶瓷材料的變形會(huì)直接影響到陶瓷制品的規(guī)整度與產(chǎn)品合格率,如何解決陶瓷材料的變形問(wèn)題已顯得十分緊迫與重要。

影響陶瓷材料變形的因素很多,必須對(duì)癥下藥才能解決。歸納起來(lái)陶瓷變形的原因可具體分為內(nèi)外兩大方面[1-3]:(一)內(nèi)在原因:主要是在重力和熱應(yīng)力的作用下,由于造型的復(fù)雜性引起各部位受力與收縮不勻、而造成變形。重力的作用垂直向下,造成陶瓷的燒成收縮縱向大于橫向,并使裝窯燒成時(shí)重心偏離支撐點(diǎn)的器件,在高溫?zé)崴苄缘臓顟B(tài)下產(chǎn)生彎曲變形。熱應(yīng)力則主要與制品的造型直接相關(guān),制品比例尺寸、厚薄及形狀的不均勻或不對(duì)稱(chēng)性,會(huì)產(chǎn)生溫度梯度或收縮的不同,在制品的各個(gè)部位產(chǎn)生不同的熱應(yīng)力。(二)外部因素:①配方設(shè)計(jì)不當(dāng);②粉體(泥料)的顆粒度分布不合理;③成型、裝窯操作不當(dāng);④干燥、燒成制度不合理;⑤造型設(shè)計(jì)不合理。

迄今為止,討論與研究陶瓷材料變形問(wèn)題的文章較多[4-6],但目前所說(shuō)的陶瓷變形度是只針對(duì)陶瓷制品而言的,測(cè)量方法又隨著制品種類(lèi)而有很大差別。對(duì)廣大陶瓷科研與教學(xué)人員來(lái)說(shuō),缺乏一種能針對(duì)陶瓷材料本身抵抗變形能力進(jìn)行測(cè)量與評(píng)價(jià)的科學(xué)方法。近年來(lái),我們參照日本長(zhǎng)崎窯業(yè)技術(shù)中心的測(cè)試方法[7],在研究與實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不斷改進(jìn),對(duì)陶瓷材料的高溫彎曲度進(jìn)行測(cè)試與控制,為配方設(shè)計(jì)與工藝參數(shù)的制定提供了很大的幫助,取得了比較滿(mǎn)意的效果。本文推薦兩種簡(jiǎn)單實(shí)用的測(cè)試方法,可直觀地分析、判斷與評(píng)價(jià)陶瓷材料的高溫彎曲度,為陶瓷材料的研究試驗(yàn)工作提供極大的幫助,也可為評(píng)價(jià)金屬或高分子材料高溫條件下抵抗變形的能力提供參考。

2 具體測(cè)試方法

2.1 陶瓷材料高溫彎曲度的測(cè)試與計(jì)算,實(shí)驗(yàn)具體方案如下所述:

2.1.1 試樣的制備

用石膏或金屬模具采用注漿或壓制的成型方法,將待測(cè)試料制成70×10×2.5mm的薄片狀試樣,干燥備用。

2.1.2 試樣的燒成

如圖1所示,將干燥后的試樣小心地安插并固定在耐火泥的底座上,注意試樣與底座水平面之間的角度為60度后,放入窯爐在預(yù)先設(shè)定的燒成條件下燒結(jié)。

2.1.3 高溫彎曲度的測(cè)量與計(jì)算

量出燒成前后的H與h值,用下列公式計(jì)算高溫彎曲度:

高溫彎曲度(%)=(H-h)×100/H

2.2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理用的測(cè)定方法

“1”所述方法可以準(zhǔn)確、直觀地測(cè)試出各種試樣高溫彎曲度的數(shù)值來(lái)評(píng)價(jià)各種陶瓷材料抵抗變形能力的大小。但由于試樣安裝時(shí)必須細(xì)致小心、費(fèi)工費(fèi)時(shí)、比較麻煩,操作人員之間造成的誤差也相對(duì)較大。為了適應(yīng)工廠現(xiàn)場(chǎng)管理的需要,特別設(shè)計(jì)了更簡(jiǎn)便易行的方法,具體操作步驟如下:

2.2.1 試樣的制備

用石膏或金屬模具采用注漿或壓制的成型方法,將待測(cè)試料制成150×30×3mm的試樣,干燥備用。

2.2.2 臺(tái)架的制作

選用一塊耐火磚(建議選用剛玉泡沫磚),按圖2所示先切割成140×30×30mm的長(zhǎng)方塊,然后在側(cè)面的上方間距100mm鉆兩個(gè)通孔,再插入兩根小剛玉棒(70×3mm)。

2.2.3 試樣的安裝

為防止粘連,在上述干燥試樣的底部涂少量氧化鋁漿料后,按圖2所示安放在氧化鋁小棒上,放入窯爐在預(yù)先設(shè)定的燒成條件下燒結(jié)。

2.2.4 高溫彎曲度的測(cè)量與評(píng)價(jià)

如圖3所示,將燒成后的試樣放在木板制成的架子上,測(cè)量出試樣中心彎曲最低點(diǎn)的尺寸,即可對(duì)該種陶瓷材料的高溫彎曲度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.3 經(jīng)驗(yàn)交流

為保證測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度,方便操作,并獲得最佳的效果,通過(guò)多年的實(shí)踐總結(jié),我們得出一些經(jīng)驗(yàn),供大家參考:①必須防止試樣干燥時(shí)發(fā)生變形,最好采用自然干燥的方式,并注意觀察,經(jīng)常翻身;②為便于操作,防止折斷,可將試樣先低溫素?zé)?③安放試樣時(shí),除了保證傾斜角為60度之外,還要求插入深度一致,試樣的露出部分長(zhǎng)度以48mm為宜;④為更直觀地觀察與評(píng)價(jià),可將多個(gè)試樣(或與標(biāo)準(zhǔn)試樣)并排安放在同一基座之上;⑤在燒成過(guò)程中要防止振動(dòng),避免試樣移位。

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篇8

木材

意大利陶瓷科學(xué)技術(shù)研究所的研究人員最先使用了藤木（rattan wood）這種材料。他們將它加熱，并加入氧氣和鈣質(zhì)，然后再次加熱，并加入磷酸鹽溶液。10天后，藤木就已經(jīng)堅(jiān)硬到足以代替骨頭了。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于綿羊身上。

海冰

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)凍結(jié)的海水擁有類(lèi)似鮑魚(yú)殼的復(fù)雜硬式結(jié)構(gòu)。他們?cè)诙嗫讓又斜鶅鲡}泥，然后升華其中的水分，這就產(chǎn)生了堅(jiān)固但輕便的鈣支架。美國(guó)食品及藥物管理局（FDA）正在對(duì)這個(gè)方法進(jìn)行測(cè)試。

泡沫

多倫多大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)家約翰·戴維斯和他的同事利用經(jīng)過(guò)改造的生物降解泡沫材料，成功地研制出了微孔人造骨。他們用生物降解泡沫材料為病人按照需修補(bǔ)部位做了一個(gè)骨架模型，模型上布滿(mǎn)了無(wú)數(shù)個(gè)與人體軟骨組織類(lèi)似的微孔，然后在微孔中植入骨骼生長(zhǎng)細(xì)胞。這種人造骨骼模型一旦被植入人體，其中的骨骼生長(zhǎng)細(xì)胞可按骨架方向生長(zhǎng)并形成新骨，從而達(dá)到修補(bǔ)骨骼的目的。

磷酸鈣骨膠原復(fù)合骨

Cerasorb（純相β-磷酸三鈣）是德國(guó)一公司自行研制的人造骨骼再生材料，它由骨骼的基本成分——鈣和磷酸鹽組成，具有良好的生物兼容性，被應(yīng)用在很多美容整形手術(shù)中。使用這種材料可以維持空間、形成骨架，它的沉淀礦物質(zhì)還可以促進(jìn)骨質(zhì)生長(zhǎng)，并且在新的骨質(zhì)形成時(shí)被完全吸收，沒(méi)有疾病的污染，不會(huì)刺激植入部位發(fā)炎，減少了手術(shù)的危險(xiǎn)和患者的疼痛。

日前，日本物質(zhì)和材料研究機(jī)構(gòu)公布了Cerasorb的升級(jí)版人造骨骼，它由磷酸鈣和有機(jī)成分骨膠原組成，其強(qiáng)度與彈性均接近于真正的骨骼。把它移植到缺損部位，破骨細(xì)胞能把人造骨骼吸收，而骨芽細(xì)胞能在其周?chē)L(zhǎng)出新的骨骼。在狗身上做的實(shí)驗(yàn)表明，大約3個(gè)月就可以再生出新的骨骼來(lái)。不過(guò)這一科研成果目前還處在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，尚需進(jìn)行實(shí)用化研究開(kāi)發(fā)，才能達(dá)到臨床應(yīng)用水平。

激光三維點(diǎn)鑄金屬鈦骨

這是德國(guó)弗勞恩霍夫?qū)W會(huì)設(shè)在亞琛的激光技術(shù)研究所的邁納斯科研小組利用高科技直接生產(chǎn)出的人造骨骼。其方法是：首先通過(guò)激光斷層掃描技術(shù)(CT)獲得患者所需植入骨骼的三維數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)由電腦控制激光束來(lái)熔化金屬鈦粉末，逐點(diǎn)鑄造所需的人造骨骼，再將各點(diǎn)連接起來(lái)逐層鑄造。

由于這一工序是在一個(gè)可升降的平臺(tái)上完成的，因此鑄造完一層以后可通過(guò)調(diào)整平臺(tái)高度重新鋪灑金屬粉末進(jìn)行下一層的鑄造工作，從而按照CT數(shù)據(jù)制造出患者所需要的人造骨骼。科學(xué)家稱(chēng)，這種成型制造工藝具有原材料省、精度高、速度快、能制造出各種復(fù)雜形狀的植入骨骼等優(yōu)點(diǎn)。因此，這項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)的美容整形領(lǐng)域?qū)?huì)有極為廣泛的應(yīng)用。

骨髓細(xì)胞體外再生骨

日本奈良縣立醫(yī)科大學(xué)教授高倉(cāng)義典使用骨髓細(xì)胞在體外再生骨骼獲得成功。在移植手術(shù)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家先從患者骨盆的髂骨中抽出骨髓液，再提取其中的間葉干細(xì)胞培養(yǎng)兩周，然后把它涂抹在陶瓷制人工關(guān)節(jié)的表面，在激素等的誘導(dǎo)下成長(zhǎng)為成骨細(xì)胞，并吸收鈣質(zhì)。培養(yǎng)大約一個(gè)月，人工關(guān)節(jié)便被再生骨骼所覆蓋。對(duì)需要做四肢關(guān)節(jié)整形的移植手術(shù)而言，使用它不會(huì)發(fā)生排異癥狀，兩名女性患者術(shù)前行走困難，但目前已可在室內(nèi)自由活動(dòng)。

羥基磷灰石等離子噴涂骨

篇9

關(guān)鍵詞：新型生態(tài)建筑材料；資源能源消耗；環(huán)保建筑材料

正文

中圖分類(lèi)號(hào)：S891 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

一、前言

生態(tài)建材，又稱(chēng)作“綠色建材”、“健康建材”及“環(huán)保建材”，源自于20世紀(jì)末山本良一教授，直到現(xiàn)在，各學(xué)科專(zhuān)家還沒(méi)有給予生態(tài)建材權(quán)威的定義。傳統(tǒng)的土木工程材料包括：鋼材、木材、砌筑材料、氣硬性無(wú)機(jī)膠凝材料等。但在其生產(chǎn)、使用過(guò)程和回收中，不僅消耗了大量的資源和能量，而且?guī)?lái)了環(huán)境污染等問(wèn)題。和傳統(tǒng)建材相比，生態(tài)建材不僅具有健康、環(huán)保、安全等基本特征，同時(shí)其良好的使用性能確保了其對(duì)環(huán)境的污染程度降到最小，對(duì)能源及資源的損耗減小到最少。

二、生態(tài)建筑材料的研究意義

近幾年，從雪災(zāi)到汶川大地震，從洪澇災(zāi)害到沙塵暴、玉樹(shù)地震、西南大面積干旱等自然災(zāi)害的頻繁出現(xiàn)，無(wú)不提醒著人們生態(tài)環(huán)境污染嚴(yán)重、保護(hù)環(huán)境的重要性。面對(duì)大自然的示警，傳統(tǒng)建材生產(chǎn)不僅高消耗著能源和資源，也造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。具有綠色環(huán)保安全等標(biāo)簽的生態(tài)建筑材料日益得到社會(huì)的關(guān)注和人們的熱捧。生態(tài)建筑材料是從原料選取到生產(chǎn)加工再到廢棄再循環(huán)使用等各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)格要求把關(guān)，不僅做到了低耗能，低廢氣、廢水、廢渣的排放，將建筑材料對(duì)環(huán)境污染減到最小，而且滿(mǎn)足了我國(guó)方針政策（可持續(xù)發(fā)展）的需要，使得發(fā)展與環(huán)境和諧統(tǒng)一。既滿(mǎn)足著人們的健康、環(huán)保、長(zhǎng)壽、安全等日常需求，又不妨礙后代人對(duì)資源能源環(huán)境的最大需求。

三、生態(tài)建筑材料的分類(lèi)

不同的研究者對(duì)生態(tài)建筑材料的分類(lèi)不同。有研究者認(rèn)為可分為： 天然建材、循環(huán)再生建材、低環(huán)境負(fù)荷建材和環(huán)境功能性建材；也有研究者認(rèn)為在此基礎(chǔ)上還應(yīng)加上利用可再生能源的復(fù)合型建材；還有一些研究者認(rèn)為根據(jù)生態(tài)建材的性能分為： 節(jié)能型、利廢環(huán)保型、安全舒適型、保健型和特殊環(huán)境型。所以說(shuō)生態(tài)建筑材料不是單純的建材品種，而是對(duì)建材所具有的“健康！環(huán)保！安全”等屬性的評(píng)價(jià)。

與傳統(tǒng)的建筑材料相比，生態(tài)建筑材料具有以下幾個(gè)顯著的特點(diǎn)：第一、原材料的選取盡可能少用天然材料，多用廢棄物。第二、采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝，減少材料生產(chǎn)過(guò)程中的能源消耗和污染。在材料生產(chǎn)過(guò)程中不添加對(duì)人體和環(huán)境有害的物質(zhì)。第三、材料的設(shè)計(jì)是以提高人的生活質(zhì)量和改善環(huán)境為目的，副產(chǎn)品容易回收和循環(huán)利用，環(huán)境負(fù)荷小。第四、具有地方特色，降低運(yùn)輸能耗；包裝材料盡量少。

1、生態(tài)水泥是一種重要的建筑材料，當(dāng)今社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)水泥，從工業(yè)與民用建筑、公路、鐵路到架橋等，這些建筑設(shè)施極大地改善了人們的生活。但是水泥行業(yè)也給資源、能源以及環(huán)境帶來(lái)了很多負(fù)面的影響。

2、低溫再生水泥。我國(guó)正大力發(fā)展基礎(chǔ)建設(shè)，這必然會(huì)導(dǎo)致建筑垃圾的大量產(chǎn)生，保守估計(jì)，我國(guó)每年廢棄的混凝土要達(dá)到近億噸。低溫再生水泥是從廢棄混凝土中分離出水泥石粉末，在高溫下煅燒所得到的水泥。再生水泥降低了水泥行業(yè)的能耗，而且高效地利用了廢棄混凝土。

3、生態(tài)陶瓷。抗菌陶瓷是陶瓷產(chǎn)品在原有的基礎(chǔ)上添加了抗菌新功能的陶瓷材料?？咕沾筛鶕?jù)抗菌劑的種類(lèi)可以分為3種：金屬離子摻雜型抗菌陶瓷、光催化型抗菌陶瓷和其

他抗菌陶瓷。陶瓷透水磚是以工業(yè)廢料、建筑垃圾及生活垃圾為原料，經(jīng)過(guò)粉碎、壓制成型、低溫?zé)傻裙ば蛑频玫木哂幸欢ǖ耐杆δ艿慕ㄖ牧?，將其?yīng)用于城市路面不僅可以緩解城市排水系統(tǒng)的壓力，而且可以吸收車(chē)輛噪聲。

4、生態(tài)玻璃。自潔玻璃是指表面具有納米級(jí)光催化劑薄膜，在光照作用下能自發(fā)地分解表面大部分有機(jī)污染物和部分無(wú)機(jī)污染物的玻璃。泡沫玻璃是一種以廢玻璃或其他各種富含玻璃相的物質(zhì)為主要原料，經(jīng)過(guò)粉碎磨細(xì)！添加發(fā)泡劑等

材料，均勻混合形成配合料，再將其放置在特定模具中，經(jīng)熔融、發(fā)泡、退火等工藝加工而成的氣孔。與其他無(wú)機(jī)隔

熱材料相比，泡沫玻璃具有導(dǎo)熱系數(shù)小、不燃、不吸水、可鋸可釘、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。利用粉煤灰研制泡沫玻璃，通過(guò)試驗(yàn)得到了各原料的配合比，制得的泡沫玻璃質(zhì)輕、高強(qiáng)、保溫性能好，為粉煤灰的利用開(kāi)辟了新途徑。

四、我國(guó)生態(tài)建材發(fā)展的現(xiàn)狀和前景

我國(guó)建材工業(yè)歷史悠久，20世紀(jì)90年代前建材產(chǎn)品長(zhǎng)期處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。建材工業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)建材在很大程度上是以能源、資源的過(guò)度消耗和環(huán)境污染為代價(jià)而獲得的。這種粗放型建筑材料的生產(chǎn)和使用造成了建材工業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)落后、耗能大、占地多、污染嚴(yán)重，并已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的負(fù)擔(dān)。所以為盡快改變這種狀況，研發(fā)和使用生態(tài)建筑材料迫在眉睫。中國(guó)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了生態(tài)建材對(duì)中國(guó)建筑業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要性。但是在推行生態(tài)建筑材料的過(guò)程中還面臨著許多的問(wèn)題。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，生態(tài)建筑和生態(tài)建材已經(jīng)有幾十年的成功發(fā)展史，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，并有一個(gè)平臺(tái)供學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)、業(yè)界進(jìn)行交流，而我國(guó)目前還缺乏這個(gè)平臺(tái)，目前很多的新型生態(tài)建材技術(shù)只能庫(kù)存在電腦里，或作為學(xué)術(shù)論文使用，其社會(huì)價(jià)值難以發(fā)揮。部分具有高科技含量的生態(tài)復(fù)合型材料，成本很高，難以大范圍地推廣使用。

針對(duì)這些問(wèn)題，我們也在做出相應(yīng)的努力。組織國(guó)際研究交流會(huì)，搭建平臺(tái)，探索生態(tài)材料發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)，盡可能的與新的國(guó)際潮流接軌；因地制宜地選擇和使用生態(tài)建筑材料，在吸收引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)下，建造生態(tài)試驗(yàn)性建筑，研究和推廣適合自己的新型生態(tài)建材。

1、生態(tài)建材是綠色建筑的發(fā)展需要

綠色建筑是綜合運(yùn)用當(dāng)代建筑學(xué)、生態(tài)學(xué)及其他現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果，把建筑建造成一個(gè)小的生態(tài)系統(tǒng)，為人類(lèi)提供生機(jī)盎然、自然氣息濃厚、方便舒適并節(jié)省能源、沒(méi)有污染的環(huán)境。這里所講的“綠色”并非一般意義的立體綠化、屋頂花園，而是對(duì)環(huán)境無(wú)害的一種標(biāo)志，是指這種建筑能夠在不損害生態(tài)環(huán)境的前提下，提高人們的生活質(zhì)量及保障當(dāng)代與后代的環(huán)境質(zhì)量。生態(tài)建筑是十分全面的，涉及到建筑材料的生產(chǎn)、建筑的設(shè)計(jì)、施工及使用，在整個(gè)生命周期中都有廣泛的內(nèi)容，其“綠色”的本質(zhì)是物質(zhì)系統(tǒng)的首尾相連、無(wú)廢污、高效和諧、開(kāi)發(fā)式閉合性良性循環(huán)。通過(guò)建立起建筑物外的自然空氣、水分、能源及其他各種物資的循環(huán)系統(tǒng)，來(lái)進(jìn)行“綠色”建筑的設(shè)計(jì)，并賦予建筑物以生態(tài)學(xué)的文化和藝術(shù)內(nèi)涵。

2、生態(tài)建材是生態(tài)建筑發(fā)展中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，尤其在對(duì)建筑的節(jié)能、減少建筑對(duì)環(huán)境的壓力以及創(chuàng)造健康舒適和高效的室內(nèi)空間都能起到重要的作用。生態(tài)材料的發(fā)展過(guò)程與生態(tài)建筑的發(fā)展過(guò)程是相輔相成的。

五、結(jié)語(yǔ)

面對(duì)人類(lèi)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的嚴(yán)重問(wèn)題，發(fā)展生態(tài)環(huán)境材料已成為歷史的必然。發(fā)展生態(tài)建材不僅可以解決傳統(tǒng)建材的環(huán)境、資源問(wèn)題，還為社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)，也是提高我國(guó)建材科技水平、促進(jìn)建材行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、實(shí)現(xiàn)我國(guó)建材工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本途徑。

生態(tài)是現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)中的一個(gè)主題，中國(guó)的建筑師正在為將生態(tài)技術(shù)從紙面付諸到實(shí)際工程而努力。關(guān)注和研究生態(tài)建筑發(fā)展和應(yīng)用，制定完善的生態(tài)節(jié)能評(píng)估體系，讓生態(tài)建筑不再只是一個(gè)標(biāo)牌，而是我們的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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篇10

自從生物克隆技術(shù)被廣泛應(yīng)用以來(lái)，科學(xué)家利用激光、生化、計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)在皮膚、骨骼等組織的人工再造方面取得了重大進(jìn)展。洛杉磯的研究人員利用生物工程技術(shù)培育出人造皮膚，麻省的科研人員利用自體細(xì)胞使長(zhǎng)出的更趨完善，而人造骨骼及其移植技術(shù)的精彩翻新，更讓“人體雕塑”有了讓人眩目的內(nèi)涵。

“人造骨”，整形正當(dāng)紅

2000年初，美國(guó)加州大學(xué)的一個(gè)研究小組率先把“人造骨”移植體推向市場(chǎng)。這種形狀類(lèi)似絕緣小導(dǎo)管的移植體由聚四氟乙烯制成，與人體的親和力比較強(qiáng)。人體自身的細(xì)胞和組織可以在中空的開(kāi)口內(nèi)生長(zhǎng)，管狀植入體既有利于固定，除去也非常容易，具有實(shí)心植入體所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。因此即使移植后效果不夠理想，一個(gè)小手術(shù)就可以把它取出來(lái)，非常適用于那些對(duì)造型美感要求嚴(yán)格的各種面部整形手術(shù)。

“人造骨”可插入面部、鼻部或頸部皮膚下的軟組織內(nèi)，在臨床運(yùn)用中取得了較好的效果。研究報(bào)告表明：“人造骨”使受術(shù)的人們皮膚更加飽滿(mǎn)，皺紋消失了，看上去充滿(mǎn)生機(jī)。

目前，最常用的人工骨骼由氫磷化合物制作，它的化學(xué)分子式與骨骼一樣，但卻不像真骨骼那樣具有多孔結(jié)構(gòu)，在結(jié)實(shí)程度上也比不上真骨骼，植入最長(zhǎng)壽命僅為10年?！肮趋乐忻椎淖饔檬种匾?，”美國(guó)CCACS研究中心主任斯喬文博士解釋說(shuō)，“它們是血液流動(dòng)的通道，而且可有效降低骨骼重量并增大骨骼強(qiáng)度。同時(shí)，毛孔也提供了一種長(zhǎng)期植入人造骨骼可借鑒的方法：如果真骨骼能在植入的人工骨骼的毛孔中生長(zhǎng)，那就大功告成了――兩者自然地結(jié)合在一起，不會(huì)再出現(xiàn)連接處損壞的現(xiàn)象?！?/p>

于是在今年，世界各國(guó)先后公布了一系列新型元素，逐步升級(jí)了“人造骨”及其移植技術(shù)。

造“骨”新元素

第一元素：生物降解泡沫骨架

最近，多倫多大學(xué)的生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)家約翰?戴維斯和他的同事利用經(jīng)過(guò)改造的生物降解泡沫材料，成功地研制出了微孔人造骨。

首先，他們用生物降解泡沫材料為病人按照需修補(bǔ)部位做了一個(gè)骨架模型，模型上布滿(mǎn)了無(wú)數(shù)個(gè)與人體軟骨組織類(lèi)似的微孔，然后在微孔中植入骨骼生長(zhǎng)細(xì)胞。這種人造骨骼模型一旦被植入人體，其中的骨骼生長(zhǎng)細(xì)胞可按骨架方向生長(zhǎng)并形成新骨，從而達(dá)到修補(bǔ)骨骼的目的。

第二元素：計(jì)算機(jī)訂制“陶瓷骨”

日本大阪OSU公司與大阪產(chǎn)業(yè)大學(xué)合作，開(kāi)發(fā)出一種多層多孔結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷材料。這種材料實(shí)際上是高溫?zé)Y(jié)的多層多孔碳化鈦，其多孔結(jié)構(gòu)的空隙率為50 %，比重比最輕的金屬鎂還要輕。研究人員認(rèn)為，這種多層多孔的碳化鈦是人造骨骼的最好材料。

用陶瓷制造骨骼是依靠X線(xiàn)來(lái)確定骨骼尺寸和形狀的，精確度可達(dá)到0.1毫米。然后再將要替換的骨骼形狀輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)根據(jù)骨骼形狀將其分割為幾部分，再自動(dòng)制作出所需骨骼，之后還會(huì)在骨骼上鉆一些小孔，這樣便于手術(shù)醫(yī)生將新骨骼與病人的舊骨骼連接起來(lái)。通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為患者專(zhuān)門(mén)訂做的“陶瓷骨”，完全適合面部整形患者的個(gè)性需要。另外，由于這種人造骨骼所用的材料與人體骨骼非常相似，因而會(huì)讓植入者感到更加舒適。

第三元素：磷酸鈣骨膠原復(fù)合骨

Cerasorb是德國(guó)curasan公司自行研制的人造骨骼再生材料，它由骨骼的基本成分――鈣和磷酸鹽組成，具有良好的生物兼容性，在很多美容整形手術(shù)中，使用這種材料可以維持空間、形成骨架，它的沉淀礦物質(zhì)還可以促進(jìn)骨質(zhì)生長(zhǎng)，并且在新的骨質(zhì)形成時(shí)被完全吸收，沒(méi)有疾病的污染，不會(huì)刺激植入部位發(fā)炎，減少了手術(shù)的危險(xiǎn)和患者的疼痛。

目前，日本物質(zhì)和材料研究機(jī)構(gòu)公布了Cerasorb的升級(jí)版人造骨骼，它由磷酸鈣和有機(jī)成分骨膠原組成，其強(qiáng)度與彈性均接近于真正的骨骼。把它移植到缺損部位，破骨細(xì)胞能把人造骨骼吸收，而骨芽細(xì)胞能在其周?chē)L(zhǎng)出新的骨骼。在狗身上做的實(shí)驗(yàn)表明，大約3個(gè)月就可以再生出新的骨骼來(lái)。不過(guò)這一科研成果目前還處在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，尚需進(jìn)行實(shí)用化研究開(kāi)發(fā)，才能達(dá)到臨床應(yīng)用水平。

第四元素：骨髓細(xì)胞體外再生骨

日本奈良縣立醫(yī)科大學(xué)教授高倉(cāng)義典使用骨髓細(xì)胞在體外再生骨骼獲得成功。

在移植手術(shù)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家先從患者骨盆的髂骨中抽出骨髓液，再提取其中的間葉干細(xì)胞培養(yǎng)兩周，然后把它涂抹在陶瓷制人工關(guān)節(jié)的表面，在激素等的誘導(dǎo)下成長(zhǎng)為成骨細(xì)胞，并吸收鈣質(zhì)。培養(yǎng)大約一個(gè)月，人工關(guān)節(jié)便被再生骨骼所覆蓋。對(duì)需做四肢關(guān)節(jié)整形的移植手術(shù)而言，使用它不會(huì)發(fā)生排異癥狀，兩名女性患者術(shù)前行走困難，但接受此手術(shù)后已可在室內(nèi)自由活動(dòng)。

第五元素：羥基磷灰石等離子噴涂骨

前幾年年，我國(guó)科學(xué)家研制出一種嶄新的人造骨骼制備方法――羥基磷灰石等離子噴涂法。它是在已有的金屬鈦復(fù)合材料表面，用高溫等離子火焰噴涂上一層幾十微米厚的羥基磷灰石，它既保持了金屬鈦材料的強(qiáng)度和韌性，也保持了羥基磷灰石的生物活性。這種涂層克服了一般簡(jiǎn)單植入再生骨所帶來(lái)的生物機(jī)體排異性，實(shí)現(xiàn)了良好的生物兼容性，能夠很好地為成骨細(xì)胞所接受。

第六元素：激光三維點(diǎn)鑄金屬鈦骨