بررسی ساختار و رفتار تبلور شیشه‌ی زیست فعال و مزومتخلخل sio2-cao-p2o5-zro2 تهیه شده به روش سل-ژل

شیشه‌های زیست فعال و حاوی zro2، خاصیت پرتوبندی دارند تا به افزایش وضوح تصویر در پرتونگاری از موضع درمان کمک کنند. در این تحقیق، شیشه‌ای با ترکیب zro210-p2o55/4-cao3/24-sio22/61 (درصد مولی) به روش سل-ژل سنتز شد. ابتدا اثر zro2 بر فرآیند سل-ژل و ساختار ژل‌های سنتز شده به کمک آنالیزهای رزونانس مغناطیسی هسته‌ای (nmr) و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (ftir) مشخص شد. همچنین دمای عملیات حرارتی مناسب برای تبدیل ژل‌های خشک شده به شیشه با روش‌های آنالیز حرارتی هم‌زمان (dta-tg) و پراش پرتو x (xrd) تعیین شد. سپس ساختار شیشه، شکل و اندازه تخلخل‌ها و سطح ویژه پودر شیشه به کمک تحلیل نتایج ftir، nmr و جذب و واجذب نیتروژن (bet-bjh) تعیین شد. در نهایت، اثر zro2 بر تبلور فازها و انرژی فعالسازی تبلور آپاتیت، با تحلیل نتایج به دست آمده از آنالیز حرارتی افتراقی (dsc) و xrd مشخص شد. در بررسی متغیرهای سل-ژل و ساختار ژل‌های سنتز شده مشخص شد که اسید نیتریک با غلظت 1/0 مولار، آب با نسبت مولی ‌15h2o/(teos +tep) = و افزودن نمک‌ها به صورت جامد شرایط ساده و بهینه‌ای برای سنتز ژل‌های آمورف با درجه‌ی پلیمریزاسیون مناسب می‌باشند. نتایج dta-tg‌ و xrd‌ نشان دادند که با عملیات حرارتی ژل‌ها در دمای °c 700 به مدت 3 ساعت می‌توان شیشه‌های مد نظر را سنتز نمود. بررسی ساختاری این شیشه‌ها با nmr و ftir نشان می‌دهد که زیرکنیم به عنوان عامل شیشه‌ساز وارد شبکه si-o-si می‌شود. همچنین نتایج آزمون جذب و واجذب نیتروژن نشان داد که ذرات پودر شیشه مزومتخلخل، دارای سطح ویژه m2/g 160-133 و اندازه متوسط تخلخل‌های 4-2 نانومتر هستند. علاوه بر این، با افزایش دما تا °c 1000، شیشه‌ی پایه و شیشه‌ی حاوی زیرکنیا، به ترتیب به شیشه-سرامیک‌های آپاتیت-ولاستونیت و آپاتیت-ولاستونیت-زیرکنیا تبدیل می‌شوند. حضور zro2 باعث افزایش انرژی لازم برای تبلور آپاتیت از kj/mol 198 به kj/mol 835 می‌شود.