導語：如何才能寫好一篇泡沫陶瓷，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關鍵詞：低成本泡沫陶瓷制備工藝礦渣

前言

20世紀70年代起發展起來的泡沫陶瓷,是一種具有高溫特性的泡沫材料，孔徑從納米級到微米級不等,氣孔率在20%～95%之間，具有比表面積大、強度高、耐高溫、耐腐蝕、對流體自擾性強、再生簡單、使用壽命長等諸多優點。

利用泡沫陶瓷吸收能量的性能,可用作各種吸音材料、減震材料等;利用低密度、低導熱系數的特點,可制成各種保溫材料、輕質結構材料等。此外，泡沫陶瓷還廣泛應用于航空航天、電子信息、污水治理及其他新的應用領域。

但是隨著泡沫陶瓷的應用領域不斷拓展，降低成本的呼聲日益增高。泡沫陶瓷低成本制備方法的研究成為泡沫陶瓷領域一個重要發展方向。解決思路有以下三種：從原料上控制成本，如采用礦渣系原料；簡化現有的泡沫陶瓷制備工藝；采用新的泡沫陶瓷制備方法。總之簡單、經濟、實用的泡沫陶瓷制備方法的研究是十分必要的。

1.礦渣系泡沫陶瓷

根據材質不同，泡沫陶瓷的主要有:高硅質硅酸鹽材料，鋁硅酸鹽材料，精陶質材料，硅藻土質材料，純碳質材料，剛玉和金剛砂材料，堇青石、欽酸鋁材料，以及用廢渣構成的材料。現在研究比較熱點的是用粉煤灰、煤矸石等工業廢渣，陶瓷廠、玻璃廠等工業廢料，建筑垃圾等建筑廢渣制取泡沫陶瓷。

吳興才等人利用煤矸石制備了微米級泡沫陶瓷【1】，上海應用技術學院材料系以粉煤灰為主要原料、粘土為粘結劑，成功地開發出輕質泡沫球形生物濾料【2】。

但利用廢料制備出的泡沫陶瓷整體表現出一些問題：廢料利用率不高，能耗巨大，產品性能不穩定，且和化工原料制備的泡沫陶瓷性能相差甚大，這些問題都有待進一步解決。

2.泡沫陶瓷制備工藝

制備工藝的條件越親和，制備工藝和設備越簡單，生產的成本也就越低。目前常用的泡沫陶瓷制備方法有添加造孔劑法、有機泡沫浸漬法、發泡法、溶膠凝膠法等。研究比較活躍的新方法有采用溶膠一凝膠代替陶瓷漿料浸漬有機泡沫制備泡沫陶瓷、天然高分子固化法【3～4】、仿生結構復制法【5】、泡沫注凝法【6】、冷凍干燥制備工藝【7】等。

2.1傳統制備方法

添加造孔劑法，由于工藝簡單、成型方法靈活多樣，通過工藝改進，有很大潛力實現低成本化制備。注漿成型能使陶瓷粉料與造孔劑較好地混合,使泡沫陶瓷氣孔分布均勻,且設備簡單,是制備泡沫陶瓷常用的方法；模壓成型的最大優點是簡單方便,如果對制品的質量要求不高,較小的片狀、塊狀或管狀的泡沫陶瓷都可用模壓成型的方法制備。燒結方面，提高燒結體的強度，需提高燒結溫度,延長燒結時間,但會降低制品的氣孔率。這目前仍是泡沫陶瓷實用化面臨的問題之一。

有機泡沫浸漬法，是用有機泡沫浸漬陶瓷漿料,干燥后燒掉有機泡沫,是目前應用最廣的泡沫陶瓷的制備方法，適于制備高氣孔率,開氣孔的泡沫陶瓷。漿料的制備和掛漿工藝是制約其發展的重要因素，目前要達到總夠的強度，一般都需要二次掛漿，簡化掛漿工藝可以進一步降低泡沫陶瓷的生產成本。

發泡法，與泡沫浸漬工藝相比,更容易控制制品的形狀、成分和密度,并且可制備各種孔徑大小和形狀的泡沫陶瓷。但傳統的方法往往對原料和工藝條件要求高，制約其成本的降低。

溶膠-凝膠法主要用來制備微孔陶瓷材料,特別是微孔陶瓷薄膜，生產率低，成本較高。表1 比較了這幾種工藝方法的特點及應用。

表1.傳統泡沫陶瓷工藝方法特點

2.2新型泡沫陶瓷工藝方法

天然高分子固化法：利用某些天然高分子物質具有變性導致的液一固轉變特性，在泡沫陶瓷的制備工藝中有著潛在的應用空間。蛋白質、多糖(包括淀粉、纖維素等)是這類物質的代表。毛小建等人采用木薯淀粉作為固化劑，成功制備了熔石英泡沫陶瓷【4】。該方法工藝過程簡單，實用性強，逐步成為研究的熱點。但是，加熱過程中溫度場分布不均勻，會造成氣泡大小差異，甚至造成局部結構破壞。所以該方法不適合制備對孔徑分布要求較高的多孔陶瓷。

仿生結構復制法：將具有多孔結構的天然木材在800～1800 ℃下和惰性氣體環境中裂解可以得到與木材多孔結構幾乎完全相同的碳預制體，然后以碳預制體為模板,在1600℃通過液態金屬硅的滲透反應可以得到多孔碳化硅陶瓷多孔結構【5】。

冷凍干燥工藝：將陶瓷漿料進行冷凍,使溶劑從液相變成固相冰,在干燥過程中通過降壓使固相冰直接升華成氣相而讓溶劑排除,這樣就留下了開口泡沫結構,經燒結后可以得到泡沫陶瓷。水基漿料的使用形成了該工藝的一個最大優勢就是與環境友好,因為其孔結構的形成是通過在冷凍干燥過程中冰的升華來完成的,其釋放出來的是氣態H2O ,對環境不會造成任何污染。Fukasawa 等【7】用冷凍干燥工藝制備出單峰孔(10μm) 和雙峰孔(10μm和0.1μm)的多孔A12O3陶瓷。

3.低成本陶瓷的應用領域

3.1.吸聲材料

噪音是一種環境公害，有礙健康，整個社會對吸音材料的需求量很大，所以作為建筑材料，成本過高將限制其使用。因此研究開發低成本的吸音材料是一個重要方向。

泡沫陶瓷具有開口氣孔和連通氣孔，當聲波傳入時，氣孔內空氣受力振蕩，由于氣孔很小，震動會受到摩擦和阻礙，導致聲音震動衰減，大部分的聲能轉化為熱能，從而起到吸聲的作用。如清華大學研制的膨脹型珍珠巖裝飾吸音板可用于房屋天花板的裝飾，其抗彎強度達1.47MPa，平均吸音系數為25％，可作為中低檔住宅、會議廳、公共場所的內裝飾材料。

3.2隔熱保溫材料及換熱材料

泡沫陶瓷中閉合氣孔的存在，減少了熱對流，降低了導熱率，使泡沫陶瓷具有熱傳導率低、抗熱震性能優良等特性，是一種理想的耐熱材料。由泡沫陶瓷制作的典型耐熱材料，使用溫度高達1600℃，熱阻巨大,使得它可作為隔熱保溫材料使用,世界上最好的隔熱材料正是這類材料,稱為“超級隔熱材料”,其傳熱系數比硬質聚甲酸乙酯泡沫低上千倍，可用于高級保溫,如保冷集裝箱；再高級的泡沫陶瓷隔熱材料還可用于航天飛機外殼,隔熱質輕;還用于導彈頭,做為強迫發汗體系的構件。

在民用建筑領域，可做成保溫板材、墻體，起到極好的保溫效果。另外，由于泡沫陶瓷的泡沫特性以及它耐熱、耐蝕、不污染、經濟等優點，還可用作換熱材料，如用在冶金、陶瓷、石油、化工的回熱上。

4.結論

簡單、廉價、經濟是實用化的必要前提。低成本的泡沫陶瓷制備方法研究是未來發展的一個熱點。從原料上控制成本，采用礦渣系原料，兼顧環境友好；簡化現有的泡沫陶瓷制備工藝；采用新的泡沫陶瓷制備方法。

參考文獻

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[2]王健，金鳴林，魏林，等.用粉煤灰制備新型水處理濾料[I].化工環保，2003(12): 352-357

[3] Dhara S, Pradhan M, Ghosh D, et al. Nature inspired novel processing routes for ceramic foams [J]. Adv Appl Ceram, 2005，104 (1): 9-21.

[4]毛小建，王士維.高孔隙率泡沫陶瓷的制備方法.中國發明專利，200510027545.2. 2005.

[5]錢軍民，金志浩，喬冠軍.木材陶瓷研究進展[J].無機材料學報，2003, 18 (4): 716-724.

篇2

關鍵詞：泡沫陶瓷；國家標準；行業標準

1 前言

十年前，由中華人民共和國國家經濟貿易委員會的“泡沫陶瓷過濾器”（ceramic foam filter）建材行業標準，迎著行業內眾人期盼第一次出臺。十年已去，如今自然不再新鮮。但是由中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會的“鑄造用泡沫陶瓷過濾網”（ceramic foam filter for foundry）標準，在去年悄然面世。這也將延續泡沫陶瓷標準在行業內的使命，推動國內泡沫陶瓷產業規范化發展，提升行業內產品的整體質量。

仔細對比，不難發現，兩個標準存在很大不同。無論從技術指標還是遣詞造句，或是圖文并貌，國家標準都更全面完備。當然，行業標準也有它的優勢，它主要針對氧化鋁泡沫陶瓷過濾板而編寫，針對性強。國家標準定義、圖表以及數字較多，并規定了不同材質和規格的泡沫陶瓷，需對應相應的外觀質量和性能要求。因此國家標準范圍擴大了很多，對行業內的指導性價值將更大，也說明了國內泡沫陶瓷經過數十年的發展，產品已經進入多元化和成熟化的發展之路。

2 泡沫陶瓷行標與國標應用范圍對比

在JC/T895-2001標準中，對其應用范圍作了如下規定：本標準適用于鋁及鋁合金熔體過濾用泡沫陶瓷過濾器。這項范圍的規定是基于當時國內泡沫陶瓷生產情況而定的。氧化鋁泡沫陶瓷過濾器為當時的主要產品，碳化硅、氧化鋯等其他材質的泡沫陶瓷制品基本沒有生產，靠的是進口或外資企業的供給。然而，憑借JC/T895-2001標準，氧化鋁泡沫陶瓷得到了廣泛的推廣和應用。到目前為止，氧化鋁質泡沫陶瓷仍是產量最大的泡沫陶瓷種類。

在GB/T25139-2010標準中，對其應用范圍作了如下規定：本標準適用于耐火原材料經高溫燒結而成的鑄造用泡沫陶瓷過濾網。可以看出其規定的范圍大大擴大，不僅包括常用的氧化鋁、碳化硅和氧化鋯三種材質，還涵蓋了所有耐火陶瓷原材料，包括以后可能出現的新的耐高溫混合材質的泡沫陶瓷。同時，還規定了其用途，必定是用于鑄造，如像污水、廢氣處理等用的泡沫陶瓷載體不在其適用范圍中。另外，國標另辟蹊徑，產品名稱用過濾網代替了過濾器，也說明兩者不是替代關系。

3 泡沫陶瓷行標與國標術語、定義對比

JC/T895-2001規定了兩個定義：

（1） 泡沫陶瓷：是指以聚氨酯泡沫塑料為前驅體，采用浸漬陶瓷料漿成形工藝，經高溫燒制成的具有泡沫狀多孔結構的陶瓷制品。

（2） 通孔率：是指開口氣孔體積在材料幾何體積中所占的百分數。

GB/T25139-2010規定了8個術語和定義。具體包括如下：

（1） 鑄造用泡沫陶瓷過濾網（ceramic foam filter for foundry）——以開孔聚氨酯泡沫塑料為前驅體，采用浸掛耐火漿料成形工藝，經高溫燒結的具有三維立體網狀結構的用于金屬熔體過濾的特種陶瓷制品。

（2） 常溫抗壓強度（compressive strength at normal temperature）——常溫下試樣單位面積上所能承受的最大壓力。

（3） 抗熱震性（resistance to thermal shocks）——試樣在急冷急熱條件下具有的抵抗開裂的性能。

（4） 孔隙率（porosity）——試樣在室溫下浸漬時，被液體填充的孔隙（開口氣孔）的體積與其輪廓體積的比值。

（5） 孔密度（hole density）——每25.4mm長度上的孔數。

（6） 裂紋（crack）——試樣工作面（金屬液垂直流經的面）上肉眼可見的裂紋。

（7） 體積密度（bulk density）——干燥試樣質量與其輪廓體積（包括氣孔）之比。

（8） 高溫抗彎強度（high-temperature bending strength）——高溫下試樣所能承受的極限彎曲應力。

在國標中規定的術語和定義，行標中基本都有提到，但卻只對“泡沫陶瓷”和“通孔率” 作了定義，略顯單薄，所以新的國標中給予了補充。定義名稱上雖然有所不同，實際上意思卻是一樣。值得一提的是，國標中創新性地提出了高溫抗彎強度的概念，并把它作為泡沫陶瓷一項性能指標。這樣可以很好地將產品性能與其實際使用過程相結合，能夠更好地滿足客戶對產品的潛在要求。

4 泡沫陶瓷行標與國標的產品外觀質量和尺寸偏差規定對比

4.1 外觀質量對比

JC/T895-2001標準中規定了表面掉渣、磕碰或缺損、裂紋以及堵孔等外觀質量的具體要求。同GB/T25139-2010標準中規定的缺邊、掉角和凹坑等外觀質量具體要求不太一樣。說明目前的泡沫陶瓷成形技術已經較為成熟，基本不會存在堵孔現象，也說明了鑄造廠家對泡沫陶瓷過濾器要求越來越嚴格。

篇3

專利號：200710099039.3

陶瓷金屬制品

本實用新型涉及一種具有金屬質感的陶瓷金屬制品，屬于工藝日用品技術領域。本實用新型的陶瓷金屬制品包括陶瓷基體，所述陶瓷基體的外表面制有間隔分布的金屬層，所述金屬層按預定圖案有規律地間隔分布。這樣制成的陶瓷金屬制品既保持原有陶瓷制品多變的工藝品質，又具有金屬質感，從而形成一種全新的表面裝飾效果，不僅提高傳統陶瓷制品的外表裝飾檔次，又帶來了新的欣賞點，而且對陶瓷制品的外表還具有一定的保護作用。

專利號：200720036965.1

新型自密封節水潔具陶瓷開關

本實用新型公開一種新型自密封節水潔具陶瓷開關裝置，包括開關本體，設于開關本體內，用于封堵水流孔的閥座組件。所述的閥座組件包括閥桿、上瓷片、中瓷片、密封硅膠，中瓷片固定在開關本體內，閥桿一端固定連接控制水流開關的手柄，另一端固定連接上瓷片，中瓷片下面還墊有一密封硅膠，中瓷片、密封硅膠設有進水口及出水口。使用本實用新型節水潔具開關可長時間保持可靠的自密封。

專利號：200720119159.0

納米陶瓷柱塞

本實用新型涉及柱塞泵所使用的一種納米陶瓷柱塞，其創新點在于：在柱塞基體的表面均勻制有一層納米陶瓷層。本納米陶瓷層可使柱塞具有更加良好的耐磨、耐腐蝕性能，在同等工況下，可大大延長柱塞泵的使用壽命，有效提高各類柱塞泵的泵效；而且納米陶瓷材料電沉積的工藝合格率高且無粉塵污染，極具推廣應用價值，特別適合于油田等對柱塞耐磨、耐腐蝕性要求較高的場合應用。

專利號：200720095546.5

內置電容型片式壓電陶瓷諧振器

一種內置電容型片式壓電陶瓷諧振器，包括上蓋板、壓電振子和下蓋板，上蓋板上有電容電極，下蓋板的上表面有一個凹腔。它還包括中間蓋板，中間蓋板的下表面有一個凹腔，上蓋板、中間蓋板、壓電振子和下蓋板依次粘合在一起。由中間蓋板和下蓋板提供諧振子振動的振動空腔，上蓋板為一片電容平片，可在正反面制備電容電極圖形，形成電容以提供負載電容值。負載電容值的大小可通過改變上蓋板正反面重疊電極的面積進行調整，需要的電容值較小時也可以單面制備電極，電容值的可調節范圍大，而且無需改變電容平片的材質，電容值的調整較為方便。

專利號：200720107254.9

外熱式電烙鐵紅外陶瓷發熱芯

一種外熱式電烙鐵紅外陶瓷發熱芯，包括：瓷基管，在瓷基管外表面上涂有發熱涂料層，發熱涂料層一端的瓷基管表面上噴涂的鋁電極和鋁電極相連的導線作為引出電極，引出電極通過引線孔引出發熱器，涂料層外套有絕緣套管。該設備的優點是：壽命長、省電、結構簡單、傳熱層次少、組裝方便、加熱效率高、導電性好、自動恒溫、可靠性高、工作電壓寬、絕緣性好的特點。熱起動速度快，預熱時間短，接入電源后，室溫起動只需預熱兩分鐘就可進行焊接，方便快捷。

專利號：200720083421.0

增韌陶瓷型圓盤雙刀閥

篇4

關鍵詞：碳化硅；多孔陶瓷；制備工藝；

中圖分類號： TM281+.1 文獻標識碼：A 文章編號：

一、傳統工藝制備

（一）有機泡沫浸漬法應用

該項制備工藝以有機泡沫為骨架，完成浸漿、干燥工序后，經過高溫燒制完成。有機物在陶瓷燒制的過程中揮發，留下網絡結構的陶瓷體。這項工藝的特殊之處在于制備好的漿料能夠均勻地覆蓋在開孔三維網狀骨架機構的有泡沫體上，經過干燥燒制后，有機泡沫層消失，留下網眼型的孔隙。設備少、工藝過程簡單、成本低是該項制備工藝的優點。這種工藝燒制出來的陶瓷孔隙度高且氣孔之間相互貫通，工業化生產應用廣泛。水基漿料的應用既滿足了現代環保制作要求，同時也降低了制作成本。

但這種制造工藝也存在一定缺陷，由于水基漿料和有機泡沫材料的兼容性不夠，制品強度無法保證。要想改善碳化硅泡沫陶瓷的力學性能，減少掛漿陶瓷胚體在加工過程中出現涂蓋不均和孔筋的現象發生，可以通過液相滲硅、增加掛漿量或改進燒成工藝實現。掛漿量的增加可以在陶瓷漿料中添加粘結劑、分散劑、流變劑、漿料表面活性劑等一系列添加劑來增加有機泡沫的粘附性能。

（二）造孔劑添加法應用

這種工藝在陶瓷配料中加入造孔劑，造孔劑占據胚體孔隙中占據一定空間，燒結工序完成后，造孔劑脫離胚體，原先占據的空間形成氣孔，為碳化硅泡沫陶瓷的制備做好準備。這項工藝的優點在于，通過溫度和時間的改變可控制調整產品的強度和空隙率。普通工藝燒制時，燒成溫度過高時，形成液增多，閉口氣孔增加，孔隙率過低，達不到要求；燒制溫度過低時，液相量減小，產品強度無法滿足要求。造孔劑添加法的應用則可以避免這些現象的發生，孔隙率也控制在50%以下。這種制造工藝的缺點有：1、對造孔劑分散性要求較高；2、產品的氣孔率不高；3、孔徑大小、分布控制效果較差。

造孔劑主要有無機和有機兩種，無機造孔劑主要是各種銨鹽，或是可以在高溫下分解的鹽類。有機造孔劑則主要是天然纖維、高分子聚合物以及有機酸等，像尿素、聚苯乙烯和聚丙烯醇等。其中，淀粉是常用的有機造孔劑。通過燒制實驗結果可知，淀粉量越大，碳化硅多孔陶瓷的強度和密度越小，氣孔直徑越大，氣孔率增大。造孔添加劑分量的多少對產品物組組成基本不造成影響。

二、先進工藝制備

（一）流延成型工藝應用

陶瓷泥漿在刮刀的作用下，可在平面延展呈片狀，再對其陶瓷坯體塑性的方法稱之為流延成型工藝。通過粘結劑、增塑劑、懸浮劑以及溶劑添加混合構成水溶液或污水溶液，原先細分散的陶瓷粉料懸浮狀變為可流動且可塑性強的料漿。流經經過刮刀，料漿在流延機運輸帶上直接形成薄層坯帶。坯帶流動的過程中，溶劑逐漸揮發，固定微粒聚集，形成質地密致且柔軟的坯帶，經過沖壓處理后，形成固定形狀的坯體。流延成型工藝與傳統制備工藝相比較而言，具有投入費用小、設備簡單、生產效率高等優點。

（二）化學氣相滲透工藝應用

化學氣相沉積是該項工藝的技術原理，基底物質（碳基底居多）與沉積物發生化學反應，經過燒制后制備成多孔陶瓷材料。以化學氣相沉積工藝為基礎，在經過一系列的實驗、改進，再研究出化學氣相滲透制備工藝。通過近幾十年的發展，化學氣相淀積已廣泛應用于新晶體研制、物質提純、多種玻璃態或單、多晶體無機薄膜材料淀積等行業。該項工藝有產品孔隙度、密度可調控；低密度、高強度且形狀復雜多孔碳化硅陶瓷制備的優點。產品密度可控制在1.3g/cm?，孔隙度則可達到65%到80%，這類低密度高孔隙率的產品是傳統工藝制備很難生產出來的。

（三）冷凍干燥工藝應用

定向冷凍干燥工藝可以制備微觀形貌精細、外形復雜的多孔陶瓷材料，屬于濕法成型工藝的一種。通過控制有機溶劑或水在一定方向上凍結形成排列整齊的溶液晶體，再在低壓狀態下干燥升華為游模板或冰，最后通過高溫燒結，得到多孔陶瓷成品。成本費用少、孔道結構精確可調、適用范圍廣泛、力學性能較佳是該制備工藝的優點。但我國的機械設備和制備技術相對于發達國家而言還是處于之后狀態，因此該項技術應用的發展或多或少受到了限制。

三、未來展望及總結

多孔碳化硅陶瓷由于具備優越的耐磨性、高溫強度、抗熱震性以及耐腐蝕性而受到了各大制造行業的廣泛關注，已有多種領域離不開這一新型材料的應用。而傳統碳化硅泡沫陶瓷制備技術用時長、工藝復雜、產品雜質占比大、燒結溫度高、成品性能不穩定等因素制約了該項材料的應用發展。相比之下，新型碳化硅泡沫陶瓷的制備有著產品性能穩定、工藝要求簡單等優點，燒結過程中仍需要較高溫度。工藝發展的過程中，還存在像孔徑大小、形狀及分布控制困難、制備納米級微孔碳化硅陶瓷標準無法達到、生產成本費用較高等亟待解決的問題。就當前形勢來看，我們應該將重點放在孔徑大小控制、孔徑分布控制、低溫燒制三個方面作出研究，從而實現生產成本降低、生產工藝簡化、生產質量提高的生產目標，樹立規模化、產業化的發展目標，進而全面推動陶瓷行業的蓬勃發展。

參考文獻：

[1]徐照蕓，羅民，王懷昌，梁斌，宋偉明. 水基冷凍干燥工藝制備層狀結構多孔SiC陶瓷[J]. 硅酸鹽通報. 2011（03）

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篇5

【關鍵詞】 巖棉保溫帶質量控制

中圖分類號： O213.1 文獻標識碼： A 文章編號：

北京央視新址附屬文化中心、上海膠州教師公寓等工程相繼發生由建筑外保溫材料引發的火災，造成重大經濟損失和人員傷亡。為遏制當前建筑易燃可燃外保溫材料火災高發的勢頭，把好火災防控源頭關，公安部公消【2011】65號文件規定：民用建筑外保溫材料必須采用燃燒性能為A級的材料。為了推行65號文件規定，本文以監理蘇州市南環新村危舊房解危改造工程五號地塊為例，淺談外墻巖棉帶保溫材料及其質量控制要點。

工程概況

南環新村危舊房解危改造五號地塊工程為混凝土框架-剪力墻結構，總建筑面積100014.12㎡，建筑高度97.95m,抗震設防裂度為6度。

本工程外墻保溫采用巖棉外墻外保溫系統，巖棉具有容重輕、不燃、防火無毒、導熱系數低、能與外墻系統兼容、價格適中、適用范圍廣等優點。

幾種外墻保溫材料性能比較

擠塑聚苯乙烯泡沫板。

擠塑聚苯乙烯泡沫板是以聚苯乙烯樹脂輔以聚合物在加熱混合的同時，注入催化劑，而后擠塑押出連續性閉孔發泡的硬質泡沫塑料板，其內部為獨立的密閉式氣泡結構。

優點：具有優異、持久的隔熱保溫性；優越的抗水、防潮性；防腐蝕、耐用性。

缺點：擠塑聚苯乙烯泡沫板不阻燃，加工時添加塑料添加劑和廢舊塑料來改善擠塑聚苯乙烯泡沫板的一些性能，添加劑和廢舊塑料在燃燒時會產生各種有毒有害氣體。

發泡陶瓷保溫板。

發泡陶瓷保溫板外墻外保溫系統是采用陶瓷陶土尾礦、陶瓷碎片、摻加料等作為主要原料，采用先進的生產工藝和發泡成型技術，經高溫焙燒而成的高氣孔率的閉孔陶瓷材料。

優點：具有熱傳導率低、不燃、耐高溫、防火、耐老化、與水泥制品相容性好、吸水率低、耐候性好等性能。

缺點：材料本身價格高，目前發泡陶瓷保溫板還沒有被廣泛應用。

巖棉板、帶

巖棉板、帶是以玄武巖及其它天然礦石等為主要原料，經高溫熔融、離心噴吹制成礦物質纖維，摻入一定比例的粘結劑、憎水劑等添加劑后，經擺錘法壓制、固化并裁割而成的纖維平行（垂直）于板面的板狀或帶狀保溫材料。

優點：巖棉是一種優質高效的保溫材料，其燃燒性能達到A級，能滿足“公通字【2009】46號文件、公安部公消【2011】65號文件”規定要求。具有：容重輕、不燃、防火無毒、導熱系數低、吸音性能好、絕緣、化學穩定性能好、使用周期長、耐老化、能與外墻系統兼容、價格適中、適用范圍廣等優點。在國外尤其是歐洲的建筑中大量使用巖棉制品作為保溫材料，其技術比較成熟。

缺點：巖棉的質量優劣相差很大，外墻保溫材料要選擇優質巖棉。

以上材料性能比較。

防火性能：巖棉板、帶、發泡陶瓷保溫板防火性能最好，擠塑聚苯乙烯泡沫板不防火。

造價指標：發泡陶瓷保溫板加工工藝復雜，成本較高；擠塑聚苯乙烯泡沫板加工工藝簡單，成本位于第二；巖棉板、帶價格最低，經濟指標最優。

施工經驗：巖棉板、帶、發泡陶瓷保溫板和擠塑聚苯乙烯泡沫板施工工藝差不多，后期效果也較好。

綜上所述，綜合考慮工程性質、特點和各保溫材料防火性能、經濟、施工工藝等因素，本工程選用巖棉帶作為外墻保溫材料是正確的選擇。

施工質量控制

（1）原材料質量控制。

1）現場所采用的巖棉帶外保溫系統性能指標應符合《巖棉外墻保溫系統應用技術規程》(蘇JG/T 046-2012)表4.1.1的要求。

2）主要性能指標應符合《巖棉外墻保溫系統應用技術規程》(蘇JG/T 046-2012)表4.2.1的要求。

3）原材料的熱工性能應符合《巖棉外墻保溫系統應用技術規程》(蘇JG/T 046-2012)附錄表A.0.1的要求。

4）所用原材料、半成品進場后，應檢查成品合格證、出廠檢驗報告和有效期內的系統型式檢驗報告。

5）重點檢測原材料的技術性能，密度、導熱系數、抗拉強度、幾何尺寸變化、吸水量、憎水率應滿足設計要求。

6）監理對進場的原材料應進行抽樣復驗，復驗材料包括：巖棉帶、抹面膠漿、耐堿玻璃纖維網格布、膠粘劑、錨栓等。復驗項目應符合江蘇省《巖棉外墻保溫系統應用技術規程》蘇JG/T 046-2012附錄B的相關規定。

（2）施工過程的質量控制與驗收。

1）施工單位應編制巖棉帶外保溫工程施工方案，施工人員應經過培訓并經考核合格后方可上崗作業。

2）外保溫工程施工前應具備以下條件：基層施工質量驗收合格；外門窗洞口應通過驗收；伸出墻面的消防梯、落水管、各種進戶管線和空調器等預埋件、連接件應安裝完畢，并按外保溫系統厚度留出間隙。且以下部位應做防水保溫處理：水平或傾斜出挑的部位、延伸至地面以下的部位、外墻上的任何附著件連接部位、變形縫部位。本工程為了保證外墻保溫防水效果，特在填充墻砌體部分、砌體與混凝土墻、柱、梁銜接處搭接300 mm，用1.5mm厚高分子聚合物水泥進行防水涂膜。

3）外墻外保溫系統的基層表面應堅實、平整、干燥，不得有開裂、空鼓、松動、泛堿、粉化、起皮、爆灰等現象，表面應清潔，無油污和脫模劑等妨礙粘結的附著物。

4)巖棉帶粘貼前應進行雙面界面處理，巖棉帶應自上而下沿水平方向橫向鋪貼，上下排之間應錯縫1∕2板長，局部最小錯縫不應小于200mm，墻角巖棉板應交錯互鎖，并保證墻角垂直度；門窗洞口巖棉板拼縫不得正好留在門窗口的四角處，應用整塊巖棉板裁出洞口，且最小尺寸不應小于300mm。巖棉帶的粘結應滿粘，巖棉帶抹完膠粘劑后，應先將保溫板下端與基層粘結，然后自下而上均勻擠壓，滑動就位。

5）巖棉帶粘貼完畢后要注意防水保護，當遇到暴雨天氣或樓上向下流水時，要用防雨布覆蓋墻面。巖棉帶粘貼完畢，應對板的抹灰面進行表面處理，用不銹鋼抹刀對整個表面涂刮抹面膠漿（厚1～1.5mm）,并壓入巖棉帶的表面纖維中。雙層網抹面層分三層進行，第一層抹面膠漿厚1.5～2mm，第二層抹面膠漿厚2mm左右，第三層抹面膠漿厚2mm左右，并要求抹面層厚度達到設計要求。抹面膠漿應嚴格按照產品使用說明書進行配置，配置好的膠粘劑應避免太陽直射，并應在2h內用完。

6）網格布的鋪設應抹平、找直，并保持陰陽角的方正和垂直度，網格布的上下、左右之間均應有搭接，其搭接寬度不應小于100mm；玻纖網格布不得直接鋪設在巖棉帶表面，也不得外露，不得干搭接。

篇6

【關鍵詞】 多孔磷酸鈣陶瓷; 骨水泥; 微孔; 生物相容性

Preparation and Characteration of Porous Calcium Phosphate Bioactive Material for Bone Tissue Engineering

【Abstract】 Objective To prepare the adaptive porous calcium phosphate bioactive material. Methods The hydroxyapatite/tricalcium phosphate biphasic powder was synthesized by the wet coprecipitation method. Then polymer sponge immersion method and appropriate progeny were used to prepare porous calcium phosphate (CaP) .The morphology and structure of CaP ceramics and CPC were observed by scanning electronic microscopy (SEM).Their phase composition were analyzed by Xray diffraction(XRD). Results The porosities of CaP ceramics and CPC were 72% and 67% respectively. Their pore sizes were 200 to 280 μm. The results of XRD showed that CaP ceramics composed of HA and βTcp， CPC composed of HA， βTCP. Conclusion The preparation by the experiment has appropriate pore size and porosity and excellent biocompatibility which are suitable to the bone ingrowth.

【Key words】 porous calcium phosphate (CaP) ceramics; cement; micropore; biocompatibility

1 前 言

磷酸鈣生物材料由于具有與自然骨組織相似的無機成分，因此表現出優良的生物相容性，植入體內后能夠與骨組織形成骨鍵合，被稱為生物或材料，并已經成功地被應用于臨床骨缺損的修復和填充［1］。但是，臨床常常會遇到病理情況下的骨缺損，如骨質疏松導致的骨缺損，患者的骨密度低，骨修復能力差；或者大體積的骨缺損。由于無機的磷酸鈣生物材料缺乏生長因子、蛋白質等，引導新骨長入磷酸鈣生物材料的能力有限，上述原因常常導致臨床不愈合或延遲愈合。因此，有研究提出通過體外培養細胞或在磷酸鈣生物材料中添加一定的生物因子，如骨形態發生蛋白［2］（BMP），轉移生長因子［3］（TGFβ）等，或者在生物材料體外培養細胞，通過添加生長因子或細胞賦予生物材料誘導組織再生的能力［4］ ，有巨大的發展前景。因此，如何制備模仿自然骨組織的孔隙結構，尤其是適合細胞長入的孔隙結構，包括適當的孔隙尺寸、以及孔隙的貫通性等，是當前骨組織工程研究的熱點［5］。

2 材料制備和方法

2.1 雙相磷酸鈣粉末合成

本研究采用Ca(NO3)2和(NH4)2HPO4作為起始原料濕法合成混合均勻的羥基磷灰石（hydroxyapatite， HA）/磷酸三鈣(Tricalcium Phosphate， TCP)。通過控制反應液中的pH值和Ca/P原子比可以制備不同HA/βTCP比例的共沉淀粉體。化學反應方程式如下：

Ca(NO3)2+(NH4)2HPO4+NH4OH Ca5(OH)(PO4)3+ Ca3(PO4)2＋NH4NO3（式－1）

經老化，將沉淀過濾并用蒸餾水反復清洗至pH 7，烘干，球磨機研磨成粉末備用。

2.2 磷酸鈣多孔支架的制備

磷酸鈣陶瓷多孔支架材料采用有機泡沫浸漿法，將上述合成的磷酸鈣粉料加入蒸餾水調制成磷酸鈣漿料，浸漬有機泡沫，干燥，然后經過1 250℃的高溫燒結，去除有機泡沫，即可制備多孔磷酸鈣陶瓷。

根據文獻［6］，多孔磷酸鈣骨水泥粉末由αTCP（αCa3(PO4)2）、DCPD（CaHPO4.2H2O）、HA（Ca5(PO4)3OH）、CaCO3按58∶25∶8.5∶8.5的質量比混合而成。采用NaCl顆粒作為致孔劑，致孔劑占70 wt ％，其中60％的致孔劑的粒徑小于200 μm，剩下的40％分布在200～450 μm之間。采用磷酸緩沖液作為液相，將粉相和液相混合后，磷酸鈣骨水泥發生固化。在蒸餾水中將易溶造孔劑溶解，即形成多孔磷酸鈣骨水泥。

2.3 磷酸鈣多孔組織工程多孔材料的表征

2.3.1 孔隙率的測定 本研究采用直接稱重體積計算法測定多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率。先切取形狀規則且大小合適的多孔材料樣品，注意切割試樣時盡量不要使材料的原始孔隙結構產生變形，且試樣形狀應便于測量和進行體積計算。利用天平稱出試樣質量，利用游標卡尺進行樣品的尺寸測量，并計算其體積，根據公式得出孔率［7，8］。

本實驗中制備的骨水泥樣品，每個質量都為1g。凝固后形狀為圓柱狀，測得直徑為15 mm，高3 mm.本實驗采用的NaCl的密度為2.16 g/cm3.

2.3.2 形貌觀察 采用掃描電鏡觀察了組織工程多孔支架材料的高倍形貌。分別取兩種多孔磷酸鈣生物材料，鍍金，利用掃描電鏡（FEI，Quta 200）觀察多孔磷酸鈣生物材料的孔隙結構和形貌。

2.3.3 成分分析 采用X射線衍射測定兩種組織工程支架材料的相組成，測試條件采用X射線衍射儀（Philip，Xpert）對樣品粉末進行分析，選擇銅靶在35 mA、45 kV的測試條件［9］。

3 結果

3.1 磷酸鈣多孔材料的孔隙率

多孔材料的孔率（又稱孔隙率或孔隙度），是指多孔體中孔隙所占體積與多孔體總體積之比，一般以百分數來表示，該指標是多孔材料中的最基本的參數之一，也是決定多孔材料的其它性能的關鍵因素。多孔材料的孔隙包括貫通孔、半通孔和閉合孔3種，這3種孔率的總和就是總孔率［10］。

本研究所制備多孔磷酸鈣陶瓷的孔隙率約為72％；多孔磷酸鈣骨水泥的孔隙率約為67％.

3.2 形貌觀察

采用掃描電鏡觀察了多孔磷酸鈣陶瓷和磷酸鈣骨水泥的形貌，如圖2所示。從圖中可以觀察到，在兩種多孔支架材料大孔的孔壁上均有大量孔徑在幾個至數十微米的微孔，尤其是磷酸鈣多孔陶瓷。

3.3 成分分析

X射線衍射結果如圖3所示。從圖中可分析磷酸鈣陶瓷中主要相成分為羥基磷灰石（HA），此外還含有少量的磷酸三鈣（βTCP）。磷酸鈣骨水泥粉末主要為磷酸三鈣，其中主要包括β相的磷酸三鈣（βTCP）和少量的β相磷酸三鈣（βTCP）。磷酸鈣粉相和液相混合固化后，主要成分為HA、βTCP和βTCP，經過蒸餾水的浸泡后，其中的βTCP、βTCP的含量下降，尤其是βTCP的衍射峰基本消失，而HA的含量明顯增加［11］。

磷酸鈣骨水泥能夠自行硬化并轉化為羥基磷灰石的原理基于不同磷酸鈣鹽在水中的溶解度的差異。由于在pH 4.2～11范圍內，羥基磷灰石在水中的溶解度是最小的，因而在熱力學上是最穩定的。其它磷酸鈣鹽在水中會向HA轉化，因此，本實驗制備的磷酸鈣骨水泥隨著固化以及在蒸餾水中浸泡后，HA的含量明顯增加，而磷酸鈣骨水泥粉相中的αTCP等，溶解或轉化成HA。雖然自然骨中無機相主要為HA，但也有少量的TCP，因此HA、αTCP和βTCP三種磷酸鈣鹽均具有優良的生物相容性，已成功地被應用于臨床［12］。

4 討論

通過體外培養細胞或在磷酸鈣生物材料中添加一定的生物因子，如骨形態發生蛋白（BMP），轉移生長因子（TGFβ）等，或者在生物材料體外培養細胞，通過添加生長因子或細胞賦予生物材料誘導組織再生的能力，這種在體外構建組織的方法被稱為“組織工程”，是目前研究的方向［13］。根據ASTM標準其定義為：“在體內和體外應用科學原理和方法構建組織工程醫療產品，用于醫學診斷和治療。各種原理和技術是工程學和生物醫學基本的實踐和方法，例如：制造傳統醫療器械和生物制品的細胞、基因，或藥物治療，胚胎學或其他形式的發育學和生物學，外科修復方法和技術等。組織工程也可用于生產非人體用產品。”，根據ISO標準，其定義為：“指制造一類醫療產品的技術和工藝，這類醫療產品中活組織或細胞應能修復、改善或再生受者細胞、組織和器官和/或其結果和功能”。

組織工程的三大要素分別為：細胞、細胞生長因子和細胞載體材料。由于分離的細胞自身不能形成組織，它們需要特殊的環境，通常包括細胞生長臨時的支架材料。這種三維支架材料常常模擬其自然對應物——體內的細胞外基質，既起物理支架的作用，又是細胞在體外培養和后期植入的粘附物質。運用于骨組織工程的支架材料主要有無機材料和生物可吸收高分子材料或它們的復合物，無機材料主要包括羥基磷灰石（Hydroxyapatite，HA）、磷酸三鈣（Tricalcium phosphate， TCP）以及它們組成的雙相磷酸鈣材料等［14］。但如何制備模仿自然骨組織的孔隙結構，尤其是適合細胞長入的孔隙結構，包括適當的孔隙尺寸、以及孔隙的貫通性等，是當前骨組織工程研究的難點和熱點。

貫穿式多孔結構有利于組織液的滲入，使組織液能夠進入材料內部，材料與組織液接觸面積增加，有利于材料的生物降解［15］。為了適應新生骨組織長入材料的要求，微孔的最小孔徑必須大于100μm，此時，骨細胞可以在孔內生長，有利于材料的血管彼此連通，以保證長入材料深部的組織有營養供給，同時種植體可以起到支架作用［16］。

作者采用有機泡沫浸漬法和加入致孔劑的方法，制備出多孔磷酸鈣陶瓷和磷酸鈣骨水泥，通過控制有機泡沫的孔隙率和孔隙結構，以及致孔劑的加入量和尺寸，有效控制多孔磷酸鈣陶瓷和骨水泥中的孔隙率和孔隙尺寸，并分別采用掃描電鏡、X射線研究分析其表面形貌和孔隙結構，測定磷酸鈣陶瓷和骨水泥的孔隙率，以及相成分，證實其有利于細胞和細胞生長因子在體外構建組織，是具有適合新骨長入的孔隙率、孔隙尺寸和結構的多孔磷酸鈣組織工程支架材料。

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篇7

【關鍵詞】陶瓷材料 變形 高溫彎曲度 測試方法

【中圖分類號】TM28 【文獻標識碼】A 【文章編號】1009-9646(2008)08(b)-0186-02

1 測量陶瓷高溫彎曲度的意義

陶瓷材料是采用特定的原料與配方,經過成型與高溫燒結后制成的一大類無機非金屬固體材料。陶瓷材料具備熔點高、耐高溫、硬度高、耐磨損、耐腐蝕、化學穩定性好以及重量輕、彈性模量大、強度高等優良性能,并具有電、光、磁、力、聲、熱、化學和生物特性。隨著科學技術的不斷發展與需要,陶瓷材料已超出傳統日用瓷、藝術陳設瓷、建筑瓷、衛生瓷的領域向先進陶瓷方向發展。陶瓷材料所具備的絕緣性、鐵電性、壓電性、半導性、鐵磁性、部分超導性等功能使其成為影響電子技術發展的舉足輕重的關鍵材料;陶瓷材料所具有的耐高溫、耐腐蝕、重量輕特性使其成為(熱)結構材料的主要材料之一。陶瓷材料已從輔助材料發展成制造業的主要材料,在軍工、工農業生產、交通、醫療、環保和機器人、生命與宇宙科學研究等領域廣泛應用,并對電子技術、計算技術、空間技術、能源工程等新技術的發展起著重要的作用。

當今,工業、能源、交通、空間技術等部門對結構陶瓷材料都提出了很高的要求。如各種陶瓷噴嘴、陶瓷密封圈、陶瓷刀具、陶瓷葉片、陶瓷柱塞等,除要求具有良好的耐磨性、耐高溫性、耐腐蝕性和足夠的機械強度等性能之外,還必須做成具有尺寸與加工精度要求的精密部件。由于陶瓷材料硬度高、脆性大,機械加工困難,在制備過程特別是在燒結時會收縮并產生不同程度變形,陶瓷材料的變形會直接影響到陶瓷制品的規整度與產品合格率,如何解決陶瓷材料的變形問題已顯得十分緊迫與重要。

影響陶瓷材料變形的因素很多,必須對癥下藥才能解決。歸納起來陶瓷變形的原因可具體分為內外兩大方面[1-3]:(一)內在原因:主要是在重力和熱應力的作用下,由于造型的復雜性引起各部位受力與收縮不勻、而造成變形。重力的作用垂直向下,造成陶瓷的燒成收縮縱向大于橫向,并使裝窯燒成時重心偏離支撐點的器件,在高溫熱塑性的狀態下產生彎曲變形。熱應力則主要與制品的造型直接相關,制品比例尺寸、厚薄及形狀的不均勻或不對稱性,會產生溫度梯度或收縮的不同,在制品的各個部位產生不同的熱應力。(二)外部因素:①配方設計不當;②粉體(泥料)的顆粒度分布不合理;③成型、裝窯操作不當;④干燥、燒成制度不合理;⑤造型設計不合理。

迄今為止,討論與研究陶瓷材料變形問題的文章較多[4-6],但目前所說的陶瓷變形度是只針對陶瓷制品而言的,測量方法又隨著制品種類而有很大差別。對廣大陶瓷科研與教學人員來說,缺乏一種能針對陶瓷材料本身抵抗變形能力進行測量與評價的科學方法。近年來,我們參照日本長崎窯業技術中心的測試方法[7],在研究與實驗過程中不斷改進,對陶瓷材料的高溫彎曲度進行測試與控制,為配方設計與工藝參數的制定提供了很大的幫助,取得了比較滿意的效果。本文推薦兩種簡單實用的測試方法,可直觀地分析、判斷與評價陶瓷材料的高溫彎曲度,為陶瓷材料的研究試驗工作提供極大的幫助,也可為評價金屬或高分子材料高溫條件下抵抗變形的能力提供參考。

2 具體測試方法

2.1 陶瓷材料高溫彎曲度的測試與計算,實驗具體方案如下所述:

2.1.1 試樣的制備

用石膏或金屬模具采用注漿或壓制的成型方法,將待測試料制成70×10×2.5mm的薄片狀試樣,干燥備用。

2.1.2 試樣的燒成

如圖1所示,將干燥后的試樣小心地安插并固定在耐火泥的底座上,注意試樣與底座水平面之間的角度為60度后,放入窯爐在預先設定的燒成條件下燒結。

2.1.3 高溫彎曲度的測量與計算

量出燒成前后的H與h值,用下列公式計算高溫彎曲度:

高溫彎曲度(%)=(H-h)×100/H

2.2 生產現場管理用的測定方法

“1”所述方法可以準確、直觀地測試出各種試樣高溫彎曲度的數值來評價各種陶瓷材料抵抗變形能力的大小。但由于試樣安裝時必須細致小心、費工費時、比較麻煩,操作人員之間造成的誤差也相對較大。為了適應工廠現場管理的需要,特別設計了更簡便易行的方法,具體操作步驟如下:

2.2.1 試樣的制備

用石膏或金屬模具采用注漿或壓制的成型方法,將待測試料制成150×30×3mm的試樣,干燥備用。

2.2.2 臺架的制作

選用一塊耐火磚(建議選用剛玉泡沫磚),按圖2所示先切割成140×30×30mm的長方塊,然后在側面的上方間距100mm鉆兩個通孔,再插入兩根小剛玉棒(70×3mm)。

2.2.3 試樣的安裝

為防止粘連,在上述干燥試樣的底部涂少量氧化鋁漿料后,按圖2所示安放在氧化鋁小棒上,放入窯爐在預先設定的燒成條件下燒結。

2.2.4 高溫彎曲度的測量與評價

如圖3所示,將燒成后的試樣放在木板制成的架子上,測量出試樣中心彎曲最低點的尺寸,即可對該種陶瓷材料的高溫彎曲度進行評價。

2.3 經驗交流

為保證測試數據的準確度,方便操作,并獲得最佳的效果,通過多年的實踐總結,我們得出一些經驗,供大家參考:①必須防止試樣干燥時發生變形,最好采用自然干燥的方式,并注意觀察,經常翻身;②為便于操作,防止折斷,可將試樣先低溫素燒;③安放試樣時,除了保證傾斜角為60度之外,還要求插入深度一致,試樣的露出部分長度以48mm為宜;④為更直觀地觀察與評價,可將多個試樣(或與標準試樣)并排安放在同一基座之上;⑤在燒成過程中要防止振動,避免試樣移位。

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篇8

木材

意大利陶瓷科學技術研究所的研究人員最先使用了藤木（rattan wood）這種材料。他們將它加熱，并加入氧氣和鈣質，然后再次加熱，并加入磷酸鹽溶液。10天后，藤木就已經堅硬到足以代替骨頭了。這項技術已經應用于綿羊身上。

海冰

科學家發現凍結的海水擁有類似鮑魚殼的復雜硬式結構。他們在多孔層中冰凍鈣泥，然后升華其中的水分，這就產生了堅固但輕便的鈣支架。美國食品及藥物管理局（FDA）正在對這個方法進行測試。

泡沫

多倫多大學的生物醫學專家約翰·戴維斯和他的同事利用經過改造的生物降解泡沫材料，成功地研制出了微孔人造骨。他們用生物降解泡沫材料為病人按照需修補部位做了一個骨架模型，模型上布滿了無數個與人體軟骨組織類似的微孔，然后在微孔中植入骨骼生長細胞。這種人造骨骼模型一旦被植入人體，其中的骨骼生長細胞可按骨架方向生長并形成新骨，從而達到修補骨骼的目的。

磷酸鈣骨膠原復合骨

Cerasorb（純相β-磷酸三鈣）是德國一公司自行研制的人造骨骼再生材料，它由骨骼的基本成分——鈣和磷酸鹽組成，具有良好的生物兼容性，被應用在很多美容整形手術中。使用這種材料可以維持空間、形成骨架，它的沉淀礦物質還可以促進骨質生長，并且在新的骨質形成時被完全吸收，沒有疾病的污染，不會刺激植入部位發炎，減少了手術的危險和患者的疼痛。

日前，日本物質和材料研究機構公布了Cerasorb的升級版人造骨骼，它由磷酸鈣和有機成分骨膠原組成，其強度與彈性均接近于真正的骨骼。把它移植到缺損部位，破骨細胞能把人造骨骼吸收，而骨芽細胞能在其周圍生長出新的骨骼。在狗身上做的實驗表明，大約3個月就可以再生出新的骨骼來。不過這一科研成果目前還處在動物實驗階段，尚需進行實用化研究開發，才能達到臨床應用水平。

激光三維點鑄金屬鈦骨

這是德國弗勞恩霍夫學會設在亞琛的激光技術研究所的邁納斯科研小組利用高科技直接生產出的人造骨骼。其方法是：首先通過激光斷層掃描技術(CT)獲得患者所需植入骨骼的三維數據，然后根據這些數據由電腦控制激光束來熔化金屬鈦粉末，逐點鑄造所需的人造骨骼，再將各點連接起來逐層鑄造。

由于這一工序是在一個可升降的平臺上完成的，因此鑄造完一層以后可通過調整平臺高度重新鋪灑金屬粉末進行下一層的鑄造工作，從而按照CT數據制造出患者所需要的人造骨骼。科學家稱，這種成型制造工藝具有原材料省、精度高、速度快、能制造出各種復雜形狀的植入骨骼等優點。因此，這項技術在未來的美容整形領域將會有極為廣泛的應用。

骨髓細胞體外再生骨

日本奈良縣立醫科大學教授高倉義典使用骨髓細胞在體外再生骨骼獲得成功。在移植手術實驗中，科學家先從患者骨盆的髂骨中抽出骨髓液，再提取其中的間葉干細胞培養兩周，然后把它涂抹在陶瓷制人工關節的表面，在激素等的誘導下成長為成骨細胞，并吸收鈣質。培養大約一個月，人工關節便被再生骨骼所覆蓋。對需要做四肢關節整形的移植手術而言，使用它不會發生排異癥狀，兩名女性患者術前行走困難，但目前已可在室內自由活動。

羥基磷灰石等離子噴涂骨

篇9

關鍵詞：新型生態建筑材料；資源能源消耗；環保建筑材料

正文

中圖分類號：S891 文獻標識碼： A

一、前言

生態建材，又稱作“綠色建材”、“健康建材”及“環保建材”，源自于20世紀末山本良一教授，直到現在，各學科專家還沒有給予生態建材權威的定義。傳統的土木工程材料包括：鋼材、木材、砌筑材料、氣硬性無機膠凝材料等。但在其生產、使用過程和回收中，不僅消耗了大量的資源和能量，而且帶來了環境污染等問題。和傳統建材相比，生態建材不僅具有健康、環保、安全等基本特征，同時其良好的使用性能確保了其對環境的污染程度降到最小，對能源及資源的損耗減小到最少。

二、生態建筑材料的研究意義

近幾年，從雪災到汶川大地震，從洪澇災害到沙塵暴、玉樹地震、西南大面積干旱等自然災害的頻繁出現，無不提醒著人們生態環境污染嚴重、保護環境的重要性。面對大自然的示警，傳統建材生產不僅高消耗著能源和資源，也造成了嚴重的環境污染。具有綠色環保安全等標簽的生態建筑材料日益得到社會的關注和人們的熱捧。生態建筑材料是從原料選取到生產加工再到廢棄再循環使用等各個環節嚴格要求把關，不僅做到了低耗能，低廢氣、廢水、廢渣的排放，將建筑材料對環境污染減到最小，而且滿足了我國方針政策（可持續發展）的需要，使得發展與環境和諧統一。既滿足著人們的健康、環保、長壽、安全等日常需求，又不妨礙后代人對資源能源環境的最大需求。

三、生態建筑材料的分類

不同的研究者對生態建筑材料的分類不同。有研究者認為可分為： 天然建材、循環再生建材、低環境負荷建材和環境功能性建材；也有研究者認為在此基礎上還應加上利用可再生能源的復合型建材；還有一些研究者認為根據生態建材的性能分為： 節能型、利廢環保型、安全舒適型、保健型和特殊環境型。所以說生態建筑材料不是單純的建材品種，而是對建材所具有的“健康！環保！安全”等屬性的評價。

與傳統的建筑材料相比，生態建筑材料具有以下幾個顯著的特點：第一、原材料的選取盡可能少用天然材料，多用廢棄物。第二、采用先進的生產工藝，減少材料生產過程中的能源消耗和污染。在材料生產過程中不添加對人體和環境有害的物質。第三、材料的設計是以提高人的生活質量和改善環境為目的，副產品容易回收和循環利用，環境負荷小。第四、具有地方特色，降低運輸能耗；包裝材料盡量少。

1、生態水泥是一種重要的建筑材料，當今社會的發展離不開水泥，從工業與民用建筑、公路、鐵路到架橋等，這些建筑設施極大地改善了人們的生活。但是水泥行業也給資源、能源以及環境帶來了很多負面的影響。

2、低溫再生水泥。我國正大力發展基礎建設，這必然會導致建筑垃圾的大量產生，保守估計，我國每年廢棄的混凝土要達到近億噸。低溫再生水泥是從廢棄混凝土中分離出水泥石粉末，在高溫下煅燒所得到的水泥。再生水泥降低了水泥行業的能耗，而且高效地利用了廢棄混凝土。

3、生態陶瓷。抗菌陶瓷是陶瓷產品在原有的基礎上添加了抗菌新功能的陶瓷材料。抗菌陶瓷根據抗菌劑的種類可以分為3種：金屬離子摻雜型抗菌陶瓷、光催化型抗菌陶瓷和其

他抗菌陶瓷。陶瓷透水磚是以工業廢料、建筑垃圾及生活垃圾為原料，經過粉碎、壓制成型、低溫燒成等工序制得的具有一定的透水功能的建筑材料，將其應用于城市路面不僅可以緩解城市排水系統的壓力，而且可以吸收車輛噪聲。

4、生態玻璃。自潔玻璃是指表面具有納米級光催化劑薄膜，在光照作用下能自發地分解表面大部分有機污染物和部分無機污染物的玻璃。泡沫玻璃是一種以廢玻璃或其他各種富含玻璃相的物質為主要原料，經過粉碎磨細！添加發泡劑等

材料，均勻混合形成配合料，再將其放置在特定模具中，經熔融、發泡、退火等工藝加工而成的氣孔。與其他無機隔

熱材料相比，泡沫玻璃具有導熱系數小、不燃、不吸水、可鋸可釘、強度高等優點。利用粉煤灰研制泡沫玻璃，通過試驗得到了各原料的配合比，制得的泡沫玻璃質輕、高強、保溫性能好，為粉煤灰的利用開辟了新途徑。

四、我國生態建材發展的現狀和前景

我國建材工業歷史悠久，20世紀90年代前建材產品長期處于供不應求的狀態。建材工業的發展，傳統建材在很大程度上是以能源、資源的過度消耗和環境污染為代價而獲得的。這種粗放型建筑材料的生產和使用造成了建材工業產業結構落后、耗能大、占地多、污染嚴重，并已成為我國經濟協調發展的負擔。所以為盡快改變這種狀況，研發和使用生態建筑材料迫在眉睫。中國已經認識到了生態建材對中國建筑業未來發展的重要性。但是在推行生態建筑材料的過程中還面臨著許多的問題。在西方發達國家，生態建筑和生態建材已經有幾十年的成功發展史，積累了大量的經驗，并有一個平臺供學術機構、業界進行交流，而我國目前還缺乏這個平臺，目前很多的新型生態建材技術只能庫存在電腦里，或作為學術論文使用，其社會價值難以發揮。部分具有高科技含量的生態復合型材料，成本很高，難以大范圍地推廣使用。

針對這些問題，我們也在做出相應的努力。組織國際研究交流會，搭建平臺，探索生態材料發展的前沿動態，盡可能的與新的國際潮流接軌；因地制宜地選擇和使用生態建筑材料，在吸收引進國外的先進技術下，建造生態試驗性建筑，研究和推廣適合自己的新型生態建材。

1、生態建材是綠色建筑的發展需要

綠色建筑是綜合運用當代建筑學、生態學及其他現代科學技術成果，把建筑建造成一個小的生態系統，為人類提供生機盎然、自然氣息濃厚、方便舒適并節省能源、沒有污染的環境。這里所講的“綠色”并非一般意義的立體綠化、屋頂花園，而是對環境無害的一種標志，是指這種建筑能夠在不損害生態環境的前提下，提高人們的生活質量及保障當代與后代的環境質量。生態建筑是十分全面的，涉及到建筑材料的生產、建筑的設計、施工及使用，在整個生命周期中都有廣泛的內容，其“綠色”的本質是物質系統的首尾相連、無廢污、高效和諧、開發式閉合性良性循環。通過建立起建筑物外的自然空氣、水分、能源及其他各種物資的循環系統，來進行“綠色”建筑的設計，并賦予建筑物以生態學的文化和藝術內涵。

2、生態建材是生態建筑發展中的一個關鍵環節，尤其在對建筑的節能、減少建筑對環境的壓力以及創造健康舒適和高效的室內空間都能起到重要的作用。生態材料的發展過程與生態建筑的發展過程是相輔相成的。

五、結語

面對人類社會可持續發展的嚴重問題，發展生態環境材料已成為歷史的必然。發展生態建材不僅可以解決傳統建材的環境、資源問題，還為社會的可持續發展作出貢獻，也是提高我國建材科技水平、促進建材行業技術進步、實現我國建材工業可持續發展的根本途徑。

生態是現代建筑設計中的一個主題，中國的建筑師正在為將生態技術從紙面付諸到實際工程而努力。關注和研究生態建筑發展和應用，制定完善的生態節能評估體系，讓生態建筑不再只是一個標牌，而是我們的目標。

參考文獻：

[1]李鋮；生態環境材料研究現狀及發展[J]；玻璃纖維；2014年05期

[2]蘇存榮，張記市；生態建材與綠色建筑[J]；建筑；2014年07期

[3]劉曉娜；楊盡；；建筑材料的生態化發展趨勢[J]；廣東微量元素科學；2013年10期

篇10

自從生物克隆技術被廣泛應用以來，科學家利用激光、生化、計算機等高新技術在皮膚、骨骼等組織的人工再造方面取得了重大進展。洛杉磯的研究人員利用生物工程技術培育出人造皮膚，麻省的科研人員利用自體細胞使長出的更趨完善，而人造骨骼及其移植技術的精彩翻新，更讓“人體雕塑”有了讓人眩目的內涵。

“人造骨”，整形正當紅

2000年初，美國加州大學的一個研究小組率先把“人造骨”移植體推向市場。這種形狀類似絕緣小導管的移植體由聚四氟乙烯制成，與人體的親和力比較強。人體自身的細胞和組織可以在中空的開口內生長，管狀植入體既有利于固定，除去也非常容易，具有實心植入體所沒有的優點。因此即使移植后效果不夠理想，一個小手術就可以把它取出來，非常適用于那些對造型美感要求嚴格的各種面部整形手術。

“人造骨”可插入面部、鼻部或頸部皮膚下的軟組織內，在臨床運用中取得了較好的效果。研究報告表明：“人造骨”使受術的人們皮膚更加飽滿，皺紋消失了，看上去充滿生機。

目前，最常用的人工骨骼由氫磷化合物制作，它的化學分子式與骨骼一樣，但卻不像真骨骼那樣具有多孔結構，在結實程度上也比不上真骨骼，植入最長壽命僅為10年。“骨骼中毛孔的作用十分重要，”美國CCACS研究中心主任斯喬文博士解釋說，“它們是血液流動的通道，而且可有效降低骨骼重量并增大骨骼強度。同時，毛孔也提供了一種長期植入人造骨骼可借鑒的方法：如果真骨骼能在植入的人工骨骼的毛孔中生長，那就大功告成了――兩者自然地結合在一起，不會再出現連接處損壞的現象。”

于是在今年，世界各國先后公布了一系列新型元素，逐步升級了“人造骨”及其移植技術。

造“骨”新元素

第一元素：生物降解泡沫骨架

最近，多倫多大學的生物醫學專家約翰?戴維斯和他的同事利用經過改造的生物降解泡沫材料，成功地研制出了微孔人造骨。

首先，他們用生物降解泡沫材料為病人按照需修補部位做了一個骨架模型，模型上布滿了無數個與人體軟骨組織類似的微孔，然后在微孔中植入骨骼生長細胞。這種人造骨骼模型一旦被植入人體，其中的骨骼生長細胞可按骨架方向生長并形成新骨，從而達到修補骨骼的目的。

第二元素：計算機訂制“陶瓷骨”

日本大阪OSU公司與大阪產業大學合作，開發出一種多層多孔結構的金屬陶瓷材料。這種材料實際上是高溫燒結的多層多孔碳化鈦，其多孔結構的空隙率為50 %，比重比最輕的金屬鎂還要輕。研究人員認為，這種多層多孔的碳化鈦是人造骨骼的最好材料。

用陶瓷制造骨骼是依靠X線來確定骨骼尺寸和形狀的，精確度可達到0.1毫米。然后再將要替換的骨骼形狀輸入計算機，計算機根據骨骼形狀將其分割為幾部分，再自動制作出所需骨骼，之后還會在骨骼上鉆一些小孔，這樣便于手術醫生將新骨骼與病人的舊骨骼連接起來。通過計算機系統為患者專門訂做的“陶瓷骨”，完全適合面部整形患者的個性需要。另外，由于這種人造骨骼所用的材料與人體骨骼非常相似，因而會讓植入者感到更加舒適。

第三元素：磷酸鈣骨膠原復合骨

Cerasorb是德國curasan公司自行研制的人造骨骼再生材料，它由骨骼的基本成分――鈣和磷酸鹽組成，具有良好的生物兼容性，在很多美容整形手術中，使用這種材料可以維持空間、形成骨架，它的沉淀礦物質還可以促進骨質生長，并且在新的骨質形成時被完全吸收，沒有疾病的污染，不會刺激植入部位發炎，減少了手術的危險和患者的疼痛。

目前，日本物質和材料研究機構公布了Cerasorb的升級版人造骨骼，它由磷酸鈣和有機成分骨膠原組成，其強度與彈性均接近于真正的骨骼。把它移植到缺損部位，破骨細胞能把人造骨骼吸收，而骨芽細胞能在其周圍生長出新的骨骼。在狗身上做的實驗表明，大約3個月就可以再生出新的骨骼來。不過這一科研成果目前還處在動物實驗階段，尚需進行實用化研究開發，才能達到臨床應用水平。

第四元素：骨髓細胞體外再生骨

日本奈良縣立醫科大學教授高倉義典使用骨髓細胞在體外再生骨骼獲得成功。

在移植手術實驗中，科學家先從患者骨盆的髂骨中抽出骨髓液，再提取其中的間葉干細胞培養兩周，然后把它涂抹在陶瓷制人工關節的表面，在激素等的誘導下成長為成骨細胞，并吸收鈣質。培養大約一個月，人工關節便被再生骨骼所覆蓋。對需做四肢關節整形的移植手術而言，使用它不會發生排異癥狀，兩名女性患者術前行走困難，但接受此手術后已可在室內自由活動。

第五元素：羥基磷灰石等離子噴涂骨

前幾年年，我國科學家研制出一種嶄新的人造骨骼制備方法――羥基磷灰石等離子噴涂法。它是在已有的金屬鈦復合材料表面，用高溫等離子火焰噴涂上一層幾十微米厚的羥基磷灰石，它既保持了金屬鈦材料的強度和韌性，也保持了羥基磷灰石的生物活性。這種涂層克服了一般簡單植入再生骨所帶來的生物機體排異性，實現了良好的生物兼容性，能夠很好地為成骨細胞所接受。

第六元素：激光三維點鑄金屬鈦骨