Mechanical properties of a novel bioactive ceramic system

• Autorzy: Cortes D. A. , Hogg P. J. , Tanner K. E. , Escobedo J. C.

Warianty tytułu

PL

Właściwości mechaniczne nowych bioaktywnych materiałów ceramicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A basic ceramic system was developed by mixing the low temperature form of wollastonite ceramics, sodium silicate and aluminium phosphate. In some cases, UHMW polyethylene powder has been added to the ceramic system during the mixing. The effect of maturation time and aluminium phosphate and polyethylene contents on the mechanical properties has been evaluated. By using four-point bending and double torsion tests the mechanical characterisation has been performed. The mechanical properties, with the exception of the maximum strength, are of the order of human cortical bone. This system allows other constituents to be added to the basic formulation to improve mechanical properties due to the presence of liquid sodium silicate that decreases the interfacial energy of ceramics. Thus, from the mechanical point of view, the materials developed may be suitable for the repair and reconstruction of bone.

PL

Podstawowy skład badanego materiału ceramicznego zoatał otrzymany w procesie mieszania wolastonitu, Krzemianu sodowego oraz fosforanu glinowego. W niektórych kompozycjach, w procesie mieszania dodawano proszek polietylowy. Badano wpływ ilości dodawanego fosforanu glinowego i polietylenu oraz czasu dojrzewania na własności mechaniczne produktu. Własności te określono czteropunktowym testem zginania oraz skręcania za zmianą kierunku obrotów. Wyniki badań wskazują, że z wyjątkiem maksymalnej własności wytrzymałościowych otrzymane materiały charakteryzowały się własnościami mechanicznymi rzędu wartości dla kości człowieka. Uzyskanie żądanych własności mechanicznych okazało się również możliwe przez dodawanie innych składników, gdyż dzięki obecności ciekłego krzemianu sodowego, obniżeniu uległa energia oddziaływań międzyfazowych. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań można stwierdzić, że otrzymane materiały mogą być używane w procesach rekonstrukcji i łączenia kości człowieka.

Słowa kluczowe

EN

ceramic system; mechanical properties; strength

PL

materiał ceramiczny; właściwości mechaniczne; zginanie; skręcanie

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe PWN SA
• Czasopismo: Archives of Metallurgy
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 47, iss. 4
• Strony: 409--419
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Cortes D. A.

• Cinvestav-Unidad Saltillo, Apdo Postal 663, 25000 Saltillo, Coah Mexico

autor

Hogg P. J.

• Department of Materials, Queen Mary University of London, Mile end Road, London, E1 4 NS, UK

autor

Tanner K. E.

• IRC in Biomedical Materials, Queen Mary University of London, Mile End Road, London, E1 4NS, UK

autor

Escobedo J. C.

• Cinvestav-Unidad Saltillo, Apdo Postal 663, 25000 Saltillo, Coah Mexico

Bibliografia

• [1] L. L. Hench, R. J. Splinter, W. C. Allen, T. K. Greenlee, J. Biomed. Mater. Res. Symp. No 2, (Part 1), 117-141 (1971).
• [2] T. Kokubo, M. Shigematsu, Y. Nagashima, M. Tashiro, T. Nakamura, T. Yamamuro, S. Higashi, Bull. Inst. Chem. Res., Kyoto Univ. 60, 3-4 (1982).
• [3] T. Kokubo, S. Ito, S. Sakka, T. Yamamuro, J. Mater. Sci. 21, 536-540 (1986).
• [4] P. N. De Aza, F. Guitian, S. De Aza, Ser. Metall. Mater. (8), 1001-1005 (1994).
• [5] W. Bonfield, M. D. Grynpas, A. E. Tully, J. Bouman, J. Abram, Biomaterials 2, 185-186, (1981).
• [6] S. F. Tarrant, J. E. Davies. In vitro evaluation of Hydroxyapatite-reinforced polyethylene composites in CRC Handbook of Bioactive Ceramics. Volumen II, Calcium phosphate and Hydroxylapatite Ceramics. Editors Takao Yamamuro, Larry L. Hench, June Wilson, CRC Press, USA. 273-281 (1990).
• [7] J. Huang, L. Di Silvio, M. Wang, K. E. Tanner, W. Bonfield, J. Mater. Sci.: Mater. Med. 8, 775-779 (1997).
• [8] K. E. Tanner, D. Vashishth, P. T Ton That, W. Bonfield, Transactions of the Sixth World Biomaterials Congress, May 15-20, 2000, Hawai, USA 1, pp. 408 (2000).
• [9] M. Wang, W. Bonfield, L. L. Hench, Bioceramics 8. edited by J. Wilson, L. L. Hench and D. Greenspan, 383-388 (1995).
• [10] J. Huang, Characterisation and evaluation of hydroxyapatite and Bioglass reinforced polyethylene composites for medical implants. PhD thesis, University of London, London, (1997).
• [11] R. L. Orefice, G. P. La Torre, J. K. West, L. L. Hench, Bioceramics 9. edited by J. Wilson, L. L. Hench and K. Greenspan, 409-414 (1995).
• [12] D.A. Cortes, P.J. Hogg, K.E. Tanner, Novel bioactive composite. Proceedings of the Materials Congress. 2000, Materials for the 21th Century. Cirencester, Gloucestershire, UK, 270 (2000).
• [13] D.A. Cortes, K.E. Tanner, P.J. Hogg, L. Di Silvio, In vitro response of osteosarcoma cells to novel WoIIastonite ceramic based composites. Proceedings of the 25th Anniversary Meeting of European Society for Biomaterials. London UK. (2001).
• [14] A. G. Evans, J. Mater. Sci., 7, 1137-1146 (1972).
• [15] T. A. Michalske, M. Singh, U. D. Frechette, U. D. Experimental observation of crack velocity and crack front shape effects, in Double-Torsion fracture mechanics tests, in Fracture Mechanics Methods for Ceramics. Rocks and Concrete. ASTM STP 745, S. W. Freiman and E. R. Fuller, Editors. ASTM, 13-22 (1981).
• [16] T. Kokubo, S. Ito, S. Masazumi, S. Sakka, T. Yamamuro, J. Mater. Sci. 20, 2001-2004 (1985).
• [17] Ren. Guogang, Fibre reinforced ceramic moulding composites, manufacture and characterisation. PhD Thesis. Department of Materials. Queen Mary and Westfield College. University of London, (2000).
• [18] J. Currey, Cortical Bone, in Handbook of Biomaterial Properties. Edited by Jonathan Black and Garth Hastings, Chapman and Hall, 3-14, (1998).