本文以CaCl2与KH2PO4为原料, Na2EDTA·2H2O为螯合剂, 通过NH3·H2O调节溶液pH值, 系统研究了水热釜填充度(16%~64%)与溶液pH值(3.5~6.0)对水热法制备钛表面钙磷涂层形貌和物相的影响。结果表明: 当pH值为3.5和4.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为三斜结构(P1)的板块状磷酸氢钙(DCPA); 当pH值为4.5和5.0时, 低填充度有利于形成六方结构(P63/m)的蒲公英状羟基磷灰石(HAP), 并随填充度的提高, 涂层由蒲公英状HAP逐渐转变为板块状DCPA; 当pH值为5.5和6.0时, 涂层在所研究填充度的范围内主要为蒲公英状HAP, HAP的结晶度随填充度的提高逐渐增加, 而随pH值的升高蒲公英状HAP的直径逐渐减小。另外, 本文获得的单相HAP涂层、单相DCPA涂层和(HAP+DCPA)两相混合涂层的润湿性均显著优于钛表面, 这将有助于植体的骨整合。同时, 本文也探究了不同钙磷涂层的反应机理。

水体中存在Cd2+会危害人体健康，Cd2+污染的去除是一个需要解决的问题。以羟基磷灰石(HAP)和低成本的木醋液(WV)为原料，通过水浴搅拌制备了木醋液改性羟基磷灰石(WV-HAP)，并将其应用于去除溶液中Cd2+的研究。利用XRD、FT-IR、SEM、BET对WV-HAP进行了表征，通过吸附试验探究溶液初始pH、初始离子浓度、接触时间和温度对WV-HAP对Cd2+吸附特性的影响。结果表明：在吸附剂添加量2 g/L、温度298 K、Cd2+初始浓度100 mg/L、pH=5、吸附时间4 h时，WV-HAP的平衡吸附容量为46.43 mg/g；WV-HAP对Cd2+的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型；热力学研究表明吸附过程是吸热的；通过对吸附Cd2+前后的WV-HAP进行表征，发现吸附机制主要是表面吸附、孔道吸附和离子交换。WV-HAP表现出优于HAP的对溶液中Cd2+的吸附能力，是一种潜在的Cd2+吸附材料。

羟基磷灰石(HAP)是一种典型的生物活性材料，已在骨外科、牙科临床等方面得到了广泛的应用。由于HAP比表面积大，吸附能力强，HAP在药物递送、污水处理等领域也得到了广泛应用。磁性纳米颗粒具有良好的电磁性能、可回收性和电磁制热性能，已受到越来越多的关注。近年来，为了结合以上两种材料的优点，将磁性材料与羟基磷灰石相结合是上述领域研究应用的重点方向。此前，有综述报道过关于磁性羟基磷灰石复合材料的制备研究，但重点关注于与其他材料的复合，缺乏针对磁性羟基磷灰石制备方法的系统总结。本文以掺杂和包覆两种将磁性引入羟基磷灰石的方式为出发点，系统总结了磁性羟基磷灰石的经典制备方法及其优缺点，并讨论了其相关应用，特别是论述了进一步研究拓展的关键问题以及今后的研究趋势，以期为磁性羟基磷灰石的深入拓展提供参考。

采用电泳沉积法在钛基体表面制备氧化石墨烯(GO)/羟基磷灰石(Ca10(PO4)6(OH)2, HA)复合涂层, 通过XRD和SEM等测试手段对不同热处理条件下得到的GO/HA涂层进行表征。研究结果表明, 热处理有助于促进涂层中HA结晶度的提高, 600 ℃和800 ℃的热处理温度并没有导致HA发生热分解, 但有可能破坏了涂层中GO的有序晶体结构。GO/HA涂层具有优异的生物活性, 但随热处理温度的升高, 涂层的润湿性和生物活性下降。热处理过程有利于涂层致密, 加强涂层与基体的结合, 800 ℃热处理后的涂层结合强度高达25.31 MPa。

目前, 人工骨由于力学性能不佳在应用上受到极大的限制, 因此, 如何在保证人工骨具有压电性能和生物性能的前提下提高其力学性能成为了研究热点。本文以钛酸钡-羟基磷灰石(BT-HA)复合材料为基体, 质量分数为5%的碳纤维(Cf)作为增强体, 利用传统固相烧结法制备了Cf/BT-HA复合材料, 目的是在保证电学性能不变的前提下提高复合材料的力学性能。结果表明,BT-HA复合材料中加入Cf后, 电学性能基本保持不变, 力学性能得到了很大的提升。样品具有较好的铁电性, 压电常数d33为37 pC/N, 居里温度为170 ℃, 高于人工骨的使用温度。抗弯强度达到121.7 MPa, 硬度达到3.56 GPa, 均增大到未加Cf样品的3倍, 断裂韧性增加了1倍, 达到1.21 MPa·m1/2。Cf/BT-HA复合材料没有细胞毒性且骨诱导性良好, 有望应用于骨替代材料领域。

为了延长混凝土的使用寿命, 发展了一种2,6-二［N-(羧乙基羰基)氨基］吡啶(DAP)超分子水凝胶驱动自修复水泥基材料和诱导羟基磷灰石自修复技术。DAP超分子水凝胶通过负载NH4H2PO4, 在碱性条件下实现修复剂的智能化响应释放。将负载修复剂的DAP超分子水凝胶和中空玻璃管复合制备自修复构件, 并开展了裂缝修复和护筋性能试验。结果表明: 经过28 d的修复, 0.592 mm宽的裂缝表面被修复, 修复产物为羟基磷灰石; 加入修复构件后, 能够减缓钢筋锈蚀。在裂缝处, 自修复成分释放后生成的修复产物使得裂缝的底部被填堵, 阻隔了有害离子和气体的入侵通道。

本文研究了甘氨酸(Gly)和氧化石墨烯(GO)复合改性羟基磷灰石(Gly/GO/HA)，以及天冬氨酸(Asp)和GO复合改性羟基磷灰石(Asp/GO/HA)对酸蚀人牙釉质(HE)体外再矿化的影响。通过CCK-8法测定不同复合材料的细胞毒性，通过场发射扫描电镜、EDX能谱分析、X射线衍射和显微硬度测试，对再矿化前/后HE表面及剖面形貌、表面元素组成、表面成分结构和表面力学性能进行表征。结果表明: Gly/GO/HA和Asp/GO/HA均有良好的安全性和生物相容性，且均能使酸蚀HE得到一定的修复，其中Gly/GO/HA对酸蚀HE表面和深层脱矿的修复效果优于Asp/GO/HA。