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将BaTiO3压电材料引入羟基磷灰石(HA)基骨植入材料中,可以赋予骨植入材料具有和天然骨类似的生物电活性,对于临床骨修复具有重要意义。然而,在BaTiO3/HA复合仿生压电材料生物电活性达到与天然骨相匹配时,一方面,其不可降解的压电相含量达到90%,压电相的不可降解性会使得材料存在潜在的风险。另一方面,复合材料抗压强度仅仅能满足松质骨的要求,不能满足承重需求。针对上述问题,本课题通过优化BaTiO3/HA的极化工艺来提高其压电常数使复合材料在具有与人体匹配的压电特性时尽量减少不可降解的压电相钛酸钡的含量。并在BaTiO3合成过程中掺杂Er3+和Nd3+,研究了稀土掺杂量和稀土种类对复合材料压电系数d33和抗压强度的影响。取得的研究成果如下:(1)优化了 BaTiO3极化工艺,结果表明极化温度越高,电畴取向排列越易,极化效果越好,但提高极化温度受到材料本身电阻率的影响;随着极化场强的增加,压电常数d33逐渐增大,极化场强的最大值也与BaTiO3本身耐击穿电压有关。随着极化时间的延长,压电常数d33呈上升趋势,整体变化不大。即将BaTiO3在极化温度55℃和极化场强1.5kV/mrm下极化30min,压电常数d33可达76.2pC/N;(2)采用溶胶凝胶法制备1mol%Nd3+掺杂BaTiO3粉体,其物相随着pH的减少趋于单一,但凝胶干燥时间较长;Ba:Ti 比大于等于1时,易得到物相单一的粉体;随着退火温度的升高,粉体中杂质相BaCO3含量减少,BaTiO3粉体物相趋于单一。在pH=4、Ba:Ti比为1时,并在750℃退火可得到物相单一的1mol%Nd3+掺杂BaTiO3粉体;(3)通过对Er3+和Nd3+两种不同稀土元素种类和不同稀土元素含量掺杂BaTiO3陶瓷的压电常数d33的研究,发现稀土掺杂BaTiO3陶瓷的压电常数d33的大小与稀土元素掺杂的位置和稀土元素的半径有关。当BaTiO3/HA复合生物压电陶瓷中压电相含量为90%时,复合生物压电陶瓷中压电相为稀土掺杂钛酸钡的抗压强度比压电相为商用钛酸钡的抗压强度高39.7%。