不同粒径微球的组合方式对磷酸钙骨水泥孔隙结构的影响初探

摘要

目的:探索微球类造孔剂组合堆积方式对磷酸钙骨水泥(CPC)孔隙连通和孔隙率的影响，为形成有效多孔结构复合物提供理论指导。
　　方法:
　　1.构建球体堆积数学理论模型:构建四种微球堆积方式的数学模型，并分别计算其粒径关系、球体堆积密度和球体连通指数。
　　2.实际微球堆积实验（微球粒径关系对连通性的影响）:引入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球作为研究工具，选取四种不同粒径比微球作为实验组:15μm/100μmPMMA微球与CPC复合;50μm/100μmPMMA微球与CPC复合;15μm/20μmPMMA微球与CPC复合;100μmPMMA微球与CPC复合。四组微球占复合物体积比均为55.9％。扫描电镜观察PMMA微球堆积，计算微球连通指数。
　　3.实际微球堆积实验（微球体积对孔隙率的影响）:使用15μm、20μm、50μm和100μm4种PMMA微球与CPC复合，每种微球占复合物的体积比分别为20％、40％和60％，分别编组为A1组、A2组和A3组;B1组、B2组和B3组;C1组、C2组和C3组;D1组、D2组和D3组及单纯CPC组（E组）。观察复合物煅烧后内部孔隙，并用密度法计算孔隙率。实验数据用SPSS16.0统计软件进行统计。
　　结果:
　　1.数学模型计算结果:四种数学理论模型的粒径关系分别为0.15∶1，0.41∶1，0.7∶1和1∶1;球体堆积密度分别为60.8％、55.9％、55.9％和60.4％，球体连通指数分别为1.50、1.60、1.67和1.71。
　　2.球体连通指数计算结果:15μm/100μmPMMA微球、50μm/100μmPMMA微球、15μm/20μmPMMA及100μmPMMA微球与CPC复合物的球体连通指数分别为0.18±0.07，0.21±0.04，0.46±0.09和0.45±0.09。
　　3.扫描电镜发现PMMA微球/CPC复合物煅烧后材料断面相较于CPC对照组有较多孔隙，随着PMMA微球粒径的增大，孔隙直径增大;随着PMMA微球体积比的增大，孔隙数目增多。A1组的孔隙率为(56.9±1.0)％、A2组(64.8±1.9)％、A3组(77.9±1.3)％、B1组(56.6±1.1)％、B2组(63.8±0.9)％、B3组(78.7±0.6)％、C1组(56.8±1.3)％、C2组(64.8±2.6)％、C3组(77.4±0.3)％、D1组(57.0±0.9)％、D2组(65.3±1.4)％、D3组(77.8±0.9)％、CPC对照组的孔隙率为(40.3±1.5)％，PMMA微球/CPC复合物的孔隙率明显增高。同一体积比下，各粒径PMMA微球/CPC复合物的孔隙率没有统计学差异;同一粒径时，不同体积比间有统计学差异。
　　结论:
　　1.提出了一个表征孔隙连通的量化指标——孔隙连通指数，孔隙连通指数越高，孔隙连通性越好。
　　2.球体连通指数随两种微球粒径比的增大而增大，粒径比大于0.7时，球体连通指数更高，连通性更好。
　　3.将微球与CPC进行复合，随着微球体积比的增大，复合物的孔隙率增加，但孔隙率的增加与微球粒度无关。

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摘要

前言

实验一 不同粒径球体堆积数学理论模型的推导

1 二维平面内两种不同粒径球体堆积理论模型

2 结果

3 讨论

4 小结

实验二 四种微球粒径比对球体连通指数的影响

2．1 实验材料

2．2 实验方法

2．3 实验结果

2．4 讨论

2．5 小结

实验三 四种粒径PMMA微球不同体积比对磷酸钙骨水泥孔隙率的影响

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．3 结果

3．4 讨论

3．5 小结

全文结论

参考文献

综述 材料孔隙结构对血管组织生长的影响

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文