Синтез и структура пленок на основе гидроксиапатита

• Автор: Костюченко, Александр Викторович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 105 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СТУРТУРА, СВОЙСТВА И ПОЛУЧЕНИЕ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ

1Л. Структура и химический состав гидроксиапатита

1.2. Методы синтеза гидроксиапатита

1.3. Методы получения покрытий на основе гидроксиапатита

1.3.1. Золь-гель

1.3.2. Электрофоретическое осаждение

1.3.3. Электролитическое осаждение

1.3.4. Биомиметическое осаждение

1.3.5. Плазменное напыление

1.3.6. Лазерное осаждение
1.3.7. Электронно-лучевое осаждение
1.3.8. Ионно-лучевое распыление
1.3.9. Высокочастотное магнетронное распыление
1.3.10. Сравнительная характеристика методов
2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Методы получения пленок
2.2. Методы исследования пленок
3. ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СУБСТРУКТУРА ПЛЕНОК
3.1. Тонкие пленки
3.2. Толстые пленки
4. ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ
5. МОРФОЛОГИЯ ПОВЕРХНОСТИ
6. ВЛИЯНИЕ ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ОБРАБОТКИ НА ФАЗОВЫЙ СОСТАВ
И СУБСТРУКТУРУ ПЛЕНОК
6.1. Термическая обработка

6.2. Электронное облучение
6.3. Импульсная фотонная обработка
7. СВОЙСТВА ПЛЕНОК
7.1. Механические свойства пленок гидроксиапатита
7.2. Чувствительность к изменению относительной влажности воздуха 85 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Гидроксиапатит (ГА) СаюСРОДбСОНД является основной минеральной составляющей костных тканей и служит базовым компонентом синтетических материалов для ортопедии и стоматологии. Пленочные покрытия на основе ГА в ортопедическом и зубном протезировании наносят на биологически инертные материалы, обеспечивающие необходимую механическую прочность имплантата.
Большинство предложенных способов получения покрытий на основе ГА имеют существенные недостатки: золь-гель, электрофоретическое, электролитическое осаждение, не обеспечивают достаточную воспроизводимость элементного и фазового состава, его однородность, существует проблема загрязнения покрытий компонентами растворов, недостаточной адгезии покрытий вследствие загрязнения подложек. Низкая, как правило, степень кристалличности покрытий предполагает использование термической обработки. Биомиметический метод обеспечивает хорошую воспроизводимость, но при этом крайне медленный и не решает проблему загрязнения покрытия и подложки. Плазменное напыление не обеспечивает фазовую однородность состава покрытий и значительно охрупчивает подложки вследствие высокой температуры струи. Максимальной воспроизводимости состава и структуры покрытий позволяют достигать методы вакуумного нанесения: электронно-лучевое распыление, лазерная абляция, ионно-лучевое распыление (ИЛР), высокочастотное магнетронное распыление (ВЧМР). Для получения прочных компактных покрытий на основе ГА с высокой фазовой и структурной однородностью наиболее перспективны методы ионного распыления (ВЧМР и ИЛР), широко используемые в вакуумной технологии нанесения пленок сложных оксидов как наиболее полно обеспечивающие сохранение в пленке элементного состава распыляемой мишени.

как наиболее полно обеспечивающий сохранение в пленке состава распыляемой мишени, позволяющий получать пленки с высокой однородностью толщины и фазового состава.
В качестве мишеней при ВЧМР используют, как правило, пластины спеченного кальций-фосфатного порошка, реже - плазмонапыленные кальций-фосфатные покрытия [103]. В качестве рабочих газов используют Ar или смеси Аг+СЬ, Аг+И20. Распыление осуществляется попеременной бомбардировкой мишени высокоэнергетичными ионами и вторичными электронами.
Распыление ГА мишеней осуществляют, как правило, при давлениях рабочего газа 0,1 - 5,0 Па. Мощность ВЧ разряда, приложенного к мишени составляет 40 - 800 Вт. При этих условиях скорости осаждения покрытий составляют 1 - 200 нм/мин.
Большинство авторов сообщают об аморфной структуре пленок полученных на неподогреваемых подложках. Однако, в ряде работ [81, 104-108] имеются несистемные данные о наличии в пленках на неподогреваемых подложках кристаллических фаз. В [81, 104, 105] формирование
кристаллических фаз в пленках связывают с высокой мощностью ВЧ разряда, приводящей к нагреву подложек, при этом процесс осаждения обычно сопровождался разложением ГА на другие фазы фосфатов кальция (ß-ТКФ, ТТКФ). В [107], напротив, формирование кристаллического ГА связывают с низкой мощностью ВЧ разряда, при которой не происходит фазовое разложение распыляемой ГА мишени, что, как предполагают, понижает энергетический порог кристаллизации при конденсации.
В [81, 106, 107] отмечают преимущественную ориентацию зерен кристаллического ГА по оси <0001>, нормальной к поверхности подложки.
Образование кристаллических фаз при осаждении покрытий на подогреваемые Si подложки наблюдали в [109]: при температуре подоложек 550°С в пленках формировались фазы ГА и СаО.