1 1.西南医科大学附属医院骨与关节外科, 四川省骨科置入器械研发及应用技术工程实验室, 泸州 646000
2 2.川北医学院第二临床学院, 南充市中心医院组织工程与干细胞研究所, 南充 637000
3 3.山东大学齐鲁医学院口腔医学院, 口腔医院口腔颌面外科, 济南 250012
4 4.山东省口腔组织再生重点实验室, 山东省口腔生物材料与组织再生工程实验室, 山东省口腔疾病临床医学研究中心, 济南 250012
骨科钛内置物存在感染的风险, 需要开发具有抗菌性、生物相容性且不易产生耐药性的表面涂层。通过电泳沉积15、30、45、60 s在微弧氧化(MAO)的钛表面制备了4组纳米氧化镁(MgO)涂层。MgO颗粒在MAO表面形成均匀涂层, 覆盖率随电泳时间延长。与金黄色葡萄球菌共培养6 h后, 4组样品抗菌率分别为1%、69%、83%、84%; 共培养24 h后抗菌率分别为81%、86%、89%、98%。显微观察发现MgO沉积样品表面黏附细菌密度、活细菌比例均随沉积时间延长而减少。与小鼠成骨细胞共培养1 d后, 4组样品存活率(相对空白孔板中所接种细胞)分别为108%、89%、53%、27%, 5 d后分别为139%、117%、112%、66%。荧光显微观察发现MAO样品表面未见死细胞, 而MgO沉积样品表面死细胞比例随沉积时间延长而增加, 但在实验周期(5 d)内均<5%。本研究表明电泳沉积30 s制备的MgO涂层具有良好的体外抗菌性和生物相容性。
钛 内置物 抗菌 微弧氧化 氧化镁 电泳沉积 titanium implant antibacterial micro-arc oxidation magnesium oxide electrophoretic deposition
南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京 211106
本文以氧化镁(MgO)和磷酸二氢钾(KH2PO4)作为磷酸镁骨水泥的固相成分，并引入不同含量的植酸改性羟基磷灰石(IP6-HA)粉末，制备多种不同镁磷比的磷酸镁基复合骨水泥。通过调整磷酸镁粉末中MgO和KH2PO4的比例和IP6-HA含量，改善了骨水泥的力学性能和固化时间，并研究了骨水泥的固化机理。结果表明，当镁磷比为4且固相中的IP6-HA含量为5%(质量分数)时，鸟粪石晶体(MgKPO4·6H2O)的生长效果最好，固化时间为7.5 min，抗压强度可达49 MPa，固化四周后强度可达69.3 MPa。试验所得的IP6-HA改性磷酸镁基复合骨水泥力学性能较好且固化时间适宜，具有潜在的生物医学应用前景。
骨水泥 磷酸盐 氧化镁 羟基磷灰石 固化时间 力学性能 bone cement phosphate magnesium oxide hydroxyapatite curing time mechanical property
1 郑州大学材料科学与工程学院，河南省高温功能材料重点实验室 中国 郑州 450052
2 College of Engineering, Mathematics and Physical Sciences, University of Exeter, Exeter, UK
3 濮阳濮耐高温材料(集团)股份有限公司，中国 河南 濮阳 457100
鳞片石墨的水润湿性掣肘了其在耐火浇注料中的应用，用碳化物对石墨改性是解决该问题的较佳方法。针对碳化物改性石墨制备过程中成本高、规模化困难，合成机制不清楚等问题入手，本工作采用改进的熔盐屏蔽技术，在空气中制备了核壳型SiC@石墨粉体，研究了坯体封装工艺对熔盐隔离法合成核壳结构SiC@石墨粉的物相组成及显微形貌的影响。结果表明：以Si粉和鳞片石墨粉为原料，用熔盐封装和无盐封装隔离法合成的核壳结构SiC@C粉体具有较好的水润湿性、分散性和抗氧化性。SiC@C粉体是基于熔盐法的“模板机制”生成，主要由Si经熔盐液相层扩散至SiC层表面，即Si外扩散过程控制。
碳化硅包覆石墨 改进熔盐隔离法 核壳结构 水润湿性 铝镁浇注料 silicon carbide coated graphite flake modified molten salt shielding route core-shell water-wettability aluminium oxide-magnesium oxide castables
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 武汉钢铁集团耐火材料有限责任公司，武汉 430082
为改善镁砂抗水化性能、抗热震性能及抗熔渣渗透性能，在轻烧氧化镁粉中添加1% (质量分数)、2%及3%的TiO2微粉制备镁质复合材料，研究了TiO2含量对材料烧结行为、显微结构及各性能的影响。结果表明：随TiO2添加量增加，游离CaO及部分MgO相继转化为CaTiO3及Mg2TiO4相，且MgO晶粒尺寸增大，样品抗水化性能显著提高。CaTiO3及Mg2TiO4晶间相的形成降低了样品的热膨胀系数，诱导裂纹发生偏转，因此，样品的抗热震性能也随TiO2增加逐步提高。此外，添加1%的TiO2样品，因MgO晶粒增大及高稳定性的CaTiO3晶间相形成，抗渣性能明显提高。然而，进一步增加TiO2，低稳定性的Mg2TiO4晶间相的生成显著降低了样品的抗渣渗透性能。
氧化镁 游离氧化钙 氧化钛 抗水化性能 抗热震性能 抗渣渗透性能 magnesium oxide free calcium oxide titanium oxide hydration resistance thermal shock resistance slag penetration resistance
1 武汉源锦建材科技有限公司, 武汉 430083
2 武汉三源特种建材有限责任公司, 武汉 430083
为了研究氧化镁膨胀剂与水化热调控剂复掺对混凝土抗裂性能的影响, 探讨水化热调控剂的作用机理, 开展了单掺氧化镁及水化热调控剂与氧化镁复掺对混凝土水化热、绝热温升、限制膨胀率、体积变形、自收缩、弹性模量及微观结构的影响研究。结果表明: 水化热调控剂可显著改变水泥水化放热历程, 净浆抑温率可达31.2%, 随入模温度升高, 抑温效果增强; 水化热调控剂可激发氧化镁的水化, 促进膨胀能的释放, 随养护温度提升, 作用效果更显著; 水化热调控剂可改变混凝土温升历程, 特别是降低混凝土早期水化热释放速率; 水化热调控剂与氧化镁复掺可降低混凝土自收缩, 当水化热调控剂掺量为0.2%和0.4%（质量分数）时, 混凝土收缩值分别减少了84 με和54 με; 水化热调控剂会导致混凝土早龄期弹性模量降低, 但对长龄期弹性模量影响不大; 水化热调控剂对水泥水化历程、水化产物生成及微观结构密实程度的改变是提高混凝土抗裂性能的根本原因。
水化热调控剂 氧化镁 抗裂 绝热温升 弹性模量 自收缩 hydration heat regulator magnesium oxide crack resistance adiabatic temperature rise elastic modulus self-shrinkage
1 西安建筑科技大学材料科学与工程学院, 西安 710055
2 陕西富平生态水泥有限公司, 陕西 渭南 711709
为探究方镁石在熟料铝相中的赋存状态, 揭示水化反应机制, 合成了不同MgO含量的铝酸盐, 采用扫描电子显微镜, X射线衍射, 红外光谱等, 研究了MgO对合成铝酸盐的形成和水化性质的影响。结果表明: 提高煅烧温度, 增加MgO含量有助于C4AF和C12F7的形成和稳定; 含镁铝酸盐熔体发生分相现象, 黑色相主要由C3A和MgO组成, 玻璃体和黄色相中的MgO含量较低, 形成了Ca20Al26Mg3Si3O68和Ca7MgAl10O23等含镁化合物; MgO掺杂降低了铝酸盐相的水化速率; 随着MgO含量增加, 铝酸盐相1 d的水化热降低。MgO掺杂的铝酸盐水化产物中存在Mg:Al摩尔比约为2或3的镁铝双金属氢氧化物。
铝酸盐 氧化镁掺杂 晶体结构 水化 镁铝双金属氢氧化物 aluminate magnesium oxide doping crystal structure hydration magnesium-aluminium layered double hydroxide
上海材料研究所，上海市工程材料应用与评价重点实验室，上海 200437
获得低黏度的氮化硅陶瓷浆料，并利用水基凝胶注模成型工艺制备高导热氮化硅陶瓷。探究和讨论了MgO对氮化硅陶瓷的浆料流变性及热导率的影响。结果表明：MgO在浆料中造成颗粒团聚导致黏度上升，并随着MgO添加量的提高，浆料黏度对pH值越来越敏感；合理调节pH值和分散剂的添加量能获得低黏度的陶瓷浆料；利用水基凝胶注模成型工艺制备了热导率为83.7 W·m-1·K-1，抗弯强度为945 MPa，断裂韧性为8.4 MPa·m1/2的氮化硅陶瓷，表明环保的水基成型工艺制备高导热氮化硅陶瓷是可行的。
氮化硅 水基凝胶注模成型工艺 黏度 氧化镁 热导率 silicon nitride aqueous gel-casting viscosity magnesium oxide thermal conductivity
武汉理工大学土木工程与建筑学院, 武汉 430070
为明确MgO膨胀剂(MEA)对超高性能混凝土(UHPC)收缩性能及抗压强度的影响, 本文通过抗压强度和自收缩试验来评估不同活性、不同掺量MEA对UHPC的作用效果, 并对其作用机理进行分析。结果表明, 不同活性的MEA均能有效抑制UHPC的收缩, 其中高活性的MEA水化速率相对较大, 对UHPC早期的自收缩抑制效果明显。然而, MEA与水泥之间“争水效应”的存在, 使得掺加高活性MEA的UHPC的抗压强度较同龄期掺加低活性MEA的UHPC的抗压强度低6%左右。MEA的掺量是影响其减缩效果的重要因素, 当MEA掺量超过6%(质量分数)时, 受UHPC基体自由水含量的限制导致其膨胀性能不能充分激发, 难以进一步提升MEA的膨胀性能。综合考虑MEA对UHPC的收缩性能与力学性能的影响, 本文建议选用活性值为220 s、掺量为6%的低活性MEA。
氧化镁膨胀剂 超高性能混凝土 自收缩 抗压强度 水化程度 膨胀性能 magnesium oxide expansive agent ultra-high performance concrete autogenous shrinkage compressive strength hydration degree expansion performance
1 武汉科技大学，省部共建耐火材料与冶金国家重点实验室，武汉 430081
2 武汉科技大学，高温材料与炉衬技术国家地方联合工程研究中心，武汉 430081
在轻烧MgO粉中添加5% (质量分数)、10%、15%及20% m-ZrO2粉，于1 600 ℃条件下制备了MgO-ZrO2耐火骨料，研究了ZrO2含量对材料烧结行为、显微结构、力学性能、热学性能及抗热震性能的影响。结果表明：ZrO2主要弥散分布于方镁石晶界处，抑制了方镁石晶粒异常长大，促进了气孔排出，部分m-ZrO2与MgO发生固溶形成c-ZrO2，活化了方镁石晶格，促进了试样烧结及致密化，但ZrO2超过10%会导致MgO晶界处形成较多微裂纹，使得试样致密度略微降低。添加ZrO2后，方镁石晶粒间结合减弱，试样强度略降低，裂纹扩展方式以沿晶断裂为主，发生偏转及分叉效应，使得试样断裂韧性KIC显著提高。当ZrO2添加量为20%时，试样中MgO晶粒最小，裂纹扩展路径最长，表现出最佳KIC。此外，添加ZrO2虽然会导致试样导热率λ呈下降趋势，但试样KIC明显提高，热膨胀系数α不断降低，试样抗热震性能得到提高。ZrO2添加量5%试样的残余抗折强度及残余抗折强度保持率均最高，表现出最佳的抗热震性能。
氧化镁 氧化锆 断裂韧性 热导率 热膨胀系数 抗热震性能 magnesium oxide zirconia fracture toughness thermal conductivity coefficient of thermal expansion thermal shock resistance
1 中国科学院 青海盐湖研究所 中国科学院盐湖资源综合高效利用重点实验室, 西宁 810008
2 青海省盐湖资源化学重点实验室, 西宁 810008
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 大连理工大学 化工学院, 大连 116024
采用水热法以氯化镁和氢氧化钙为原料制备了碱式氯化镁(BMC)晶须, 然后热解得到了纳米氧化镁。经透射电镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)分析其粒径在20~40 nm之间, 暴露晶面族为{111}和{110}。通过热重差热分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)以及红外光谱(FT-IR)分析确定了碱式氯化镁晶须热分解过程分四步进行, 前两步分别脱去两个结晶水, 第三步脱氯化氢, 最后脱羟基水。采用Satava法和微分法对BMC晶须的热分解机理和动力学进行了研究, 得出第一步反应热分解机理为随机成核与随后生长、第二步为二维扩散、第三步为相边界反应、第四步为一维相边界反应。
碱式氯化镁 纳米氧化镁 热分解 晶须 水热法 basic magnesium chloride nano magnesium oxide thermal decomposition whiskers hydrothermal method
