ОСОБЛИВОСТІ ВИГОТОВЛЕННЯ ПРЕСОВАНИХ ПОРУВАТИХ СКЛОКЕРАМІЧНИХ ВУГЛЕЦЕВОВОЛОКНИСТИХ БІОКОМПОЗИТІВ ДЛЯ ЗАСТОСУВАННЯ У МЕДИЦИНІ

Анотація

Одержано пресовані поруваті склокерамічні вуглецевоволокнисті  біокомпозити  на основі  гідроксиапатиту / скла та вуглецевого наноструктурного волокна. Досліджено технологічні особливості отримання таких біокомпозити, склад, макро- і мікроструктуру,  поруватість, а також визначено перспективи їх застосування у медицині, зокрема в хірургічній остеопластиці. Кальційфосфатну склокераміку на основі біогенного гідроксиапатиту зі зв’язаною та мігруючою склофазою й активовані вуглецеві наноструктурні волокна використано як вихідні матеріали. Вихідну склокераміку із зв’язаною склофазою отримано  спіканням порошкових сумішей біогенного гідроксиапатиту та натрійборосилікатного скла, а склокераміку із мігруючою склофазою ¾ механічним змішуванням порошків біогенного гідроксиапатиту та натрійборосилікатного скла. У біокомпозитах використано вихідні дрібнодисперсні активовані вуглецеві наноструктурні волокна після механічного подрібнення активованого вуглецевоволокнистого наноструктурного тканого матеріалу, який був отриманий методом керованого ступеневого піролізу вихідних гідратцелюлозних тканин із подальшою високотемпературною парогазовою активацією наноструктурної поверхні волокон. Для створення циліндричних зразків біокомпозитів дрібнодисперсне активоване вуглецеве наноструктурне волокно було змішано зі зволоженими сумішами склокерамік біогенного гідроксиапатиту із зв’язаною та мігруючою склофазами та піддане напівсухому пресуванню із подальшим ступеневим спіканням і витримкою при 800 °С. Обрані технологічні параметри забезпечили одержання пресованих вуглецевоволокнистих біокомпозитів відповідного складу та показали можливість керування їх поруватою структурою з відносною щільністю 0,36–0,41 за рахунок регулювання змін у поведінці склофаз та випалу армуючої складової. Структуру біокомпозитів досліджено методом сканувальної електронної мікроскопії. З метою встановлення хімічного складу проведено енергодисперсійний рентгенівський аналіз зразків. Проведено порівняльний аналіз структури біокомпозитів за сорбційною ємністю, яка визначена за ізотермами адсорбції–десорбції бензолу, отриманими ваговим методом. Вивчення макро-, мікроструктури та морфології поверхні поперечного та поздовжнього перетинів зразків біокомпозитів показало утворення різнопоруватої аморфно-криста­лічної мікроструктури за рахунок відмінностей у поведінці склофаз, наявності хаотично розташованих коротких дискретних вуглецевих наноструктурних моноволокон діаметром кілька мікрометрів із розвиненою системою мікро- та макропор на їх поверхні, а також через утворення системи просторових різноспрямованих пустотілих каналів від волокон у випадку їх повного або часткового вигоряння.