Структурні зміни в зразках гідроксилапатиту з різним вмістом домішок при відпалі в інтервалі температур 20-1200С - Автореферат

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук Структурні зміни в зразках гідроксилапатиту з різним вмістом домішок при відпалі в інтервалі температур 20-1200ОС спеціальність 01.04.07-фізика твердого тілаРобота виконана в Харківському національному університеті імені В.Н. Науковий керівник: доктор фізико-математичних наук, професор Зиман Золтан Золтанович, Харківський національний університет імені В.Н. Офіційні опоненти: доктор фізико-математичних наук, професор Прилуцький Юрій Іванович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач науково-дослідної лабораторії фізичного факультету; Захист відбудеться «11» грудня 2009 року о 1400 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.051.03 Харківського національного університету імені В. Н. З дисертацією можна ознайомитися в Центральній науковій бібліотеці Харківського національного університету імені В.Н.Потужного імпульсу для розвитку досліджень властивостей фосфатів кальцію надали роботи 80-х-90-х років, в яких було показано, що ці матеріали переважно є біоактивними та здатні перетворюватися у природну кістку за умов імплантації. Уже перші роботи показали, що хімічний склад, іонні заміщення та домішкові сполуки (їхня природа та локалізація), морфологія, фазовий склад і кристалічна структура осаду, а значить, і властивості порошку з нього, повязані з факторами синтезу (переважно - з природою, концентрацією, РН і температурою розчину, швидкістю подачі реагентів і тривалістю процесу). Однак проблема залежності структурних змін в ГА від факторів синтезу, а також вихідних характеристик порошку та порошкових пресувань на основі ГА від умов відпалу в зразках, що містять домішки, вивчена недостатньо, а одержані результати суперечливі. Відповідно до «Закону України про пріоритетні напрями інноваційної діяльності в Україні» № 433-IV від 16 січня 2003 року, дослідження, повязані зі створенням біосумісних матеріалів, до яких належить ГА, є одним із пріоритетних напрямів розвитку науки та техніки в Україні. Дисертацію виконано на кафедрі фізики твердого тіла Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна за держбюджетними темами: № ДР 0100U003281 «Фізика, технологія й діагностика нанодисперсних біоматеріалів на основі гідроксилапатиту», № ДР 0103U004192 «Фізичні й функціональні властивості нових і модифікованих біоактивних матеріалів на основі фосфатів кальцію» та № ДР 0108U006697 «Магнітна біокераміка на основі фосфатів кальцію».У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, вказано на її звязок із науковими темами, сформульовано мету та задачі досліджень, зазначено методи досліджень, новизну та практичне значення одержаних результатів, визначено особистий внесок здобувача, подано дані про апробацію та публікацію результатів, а також про структуру та обсяг роботи. Третій розділ «Структурні зміни в процесі кристалізації гідроксилапатиту» містить результати дослідження структурних аспектів процесу переходу АФК у ГА на початковій стадії синтезу та схему такого процесу, запропоновану на основі цих результатів. У першому підрозділі представлено результати дослідження порошків, одержаних із проб, які було взято з реактора через різні проміжки часу після початку синтезу. Внаслідок, у порошках АФК було встановлено присутність 2 типів молекул води (адсорбованої на частинках АФК і захоплених поміж ними), а також нітрату амонію, що є побічним продуктом реакції синтезу. У другому підрозділі викладено результати компютерного моделювання картини дифракції рентгенівських променів зразками АФК, суміші АФК і ГА, що складається з нанокристалів розмірами в декілька сталих гратки, та нанокристалів ГА.У роботі розвязано задачу про структурні зміни у фосфатах кальцію на основі гідроксилапатиту, повязаних з впливом домішок, на стадіях осадження з розчину, одержання порошку, а також їхнього відпалу та спікання в широкому інтервалі температур. Одержано такі основні наукові та практичні результати: Установлено особливості будови дифракційно-аморфної сполуки, відомої як аморфний фосфат кальцію (АФК), на початковій стадії процесу кристалізації ГА з розчину. Показано, що кластери, які утворюють частинки АФК безпосередньо після формування, поступово переходять у комірки, а потім - у нанокристали ГА розміром у кілька параметрів гратки. Показано, що обмеження або, тим більше, блокування дифузії кальцію та (або) гідроксильних груп у кластери гальмує їхню конверсію в ГА та дозволяє зберігати кальцій-фосфатний осад (або порошок) в аморфному стані тривалий час. В обох порошках ними переважно були молекули води, захоплені в катіонні позиції («граткова» вода) та карбонатні іони CO32-, які заміщали фосфатні групи PO43-(В-тип заміщення).

Основний зміст роботи