刘金龙  张德坤  葛世荣

摘要： 目的 将多孔生物陶瓷和聚乙烯醇（PVA）水凝胶交联成为一个仿生软骨硬关节双层结构，并对该结构的微观形貌和力学性能进行分析。方法 以羟基磷灰石(HA)为基体，采用添加碳酸氢铵(NH4HCO3)晶粒造孔的方式制备不同孔隙率的多孔羟基磷灰石生物陶瓷，以聚乙烯醇（PVA）为主要原料，环氧丙烷为交联剂，在多孔生物陶瓷表面及基体内交联制备出PVA水凝胶形成双层结构，对试样的断口形貌进行表征，对试样的拉伸强度和剪切强度等性能进行测试分析。结果 交联的PVA水凝胶可以渗入到生物陶瓷基体表层以下的孔隙中，并且陶瓷基体和PVA水凝胶有很好的结合。随着多孔生物陶瓷孔隙率的增大，试样的最大拉伸和剪切负载均增大，平均孔隙率为70%试样的最大拉伸和剪切负载分别为153.61 N和64.46 N；而相应的拉伸和剪切强度略有下降，平均孔隙率为30%试样对应的最大拉伸和剪切强度分别为2.12 MPa和1.13 MPa。两者的失效形式均是因为裂纹的扩展，断口的微观形貌表明，断裂面存在明显的裂纹和内部缺陷，同时可观察出裂纹源和扩展方向。结论 考虑到多孔生物陶瓷基体的强度，平均孔隙率为50%的多孔生物陶瓷的渗入效果适中，试样的拉伸强度和剪切强度、多孔生物陶瓷基体的压缩强度也有一定的保证，选择孔隙率为50%的试样较为合适。