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Calcium phosphate glasses and glass-ceramics for medical applications

1989; Elsevier BV; Volume: 5; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1016/0955-2219(89)90008-3

1873-619X

F. de Mestral, R. A. L. Drew,

Luminescence Properties of Advanced Materials

Since natural bone is predominantly hydroxyapatite, Ca5(PO4)3OH, synthetic calcium phosphate materials are perfectly biocompatible when used in the human body environment. This paper presents the results of a study of the effects of microstructure and processing conditions on the mechanical behaviour of some calcium phosphate glasses. The bend strength of Ca(PO3)2 glass was found to be strongly dependent on the fabrication process. Rapid cooling generates surface compression that increases the strength from 125 to 217 MPa. The addition of alumina (5 wt%) increases the fracture toughness from 4·6 to 7·8 MPam12. A lower strength of 70 MPa, but a higher KIC of 17 MPam12 was obtained from the crystallized glass-ceramic; both changes result from the microstructural anisotropy of the crystallized glass. Natürliche Knochen bestehen hauptsächlich aus Hydroxylapatit, Ca5(PO3)3OH, weshalb synthetische Kalziumphosphate im menschlichen Körper sehr gut biokompatibel sind. Dieser Artikel berichtet über die Effekte der Mikrostruktur und der Herstellungs-bedingungen auf die mechanischen Eigenschaften von einigen Calziumphosphatgläsern. Die Biegefestigkeit von Ca(PO3)2-Glas zeigt eine starke Abhängigkeit vom Herstellungsprozess. Hohe Abkühlraten erzeugen Druckspannungen in der Oberfläche, wodurch die Festigkeit von 125 auf 217 MPa ansteigt. Die Zugabe von 5 Gew.-% Al2O3 führt zu einem Anstieg der Bruchzähigkeit von 4·6 auf 7·3 MPam12. Eine geringere Festigkeit von 70 MPa, aber mit einem höheren KIC von 17 MPam12 verbunden, wurde an kristallisierten Glaskeramiken gemessen. Die genannten Änderungen resultieren von den Mikrostukturan-isotropien im kristallisierten Glas. L'os naturel étant composé de façon prédominante d'hydroxyapatite Ca5(PO4)3OH, les matériaux synthétiques à base de phosphate de calcium sont parfaitement biocompatibles pour une utilisation à l'intérieur du corps humain. Dans cette publication, on a étudié les effets de la microstructure et des conditions de préparation sur le comportement mécanique de certains verres de phosphate de calcium. La résistance à la flexion d'un verre de Ca(PO3)2 dépend fortement du procédé de fabrication. Un refroidissement rapide génère une compression de surface qui élève la résistance de 125 à 217 MPa. Un ajout d'alumine (5% en poids) élève la ténacité de 4·6 à 7·3 M Pam12. Une vitrocéramique cristallisée présente une résistance inférieure (70 MPa) mais un KIC plus élevé (17 MPam12); ces deux changements proviennent de la microstructure anisotrope du verre cristallisé.