تاثیر زمان آسیاکاری مکانیکی بر سنتز نانوذرات هیدروکسی آپاتیت به روش مکانوشیمیایی

الموضوعات : فصلنامه علمی - پژوهشی مواد نوین

صادق علی حسن زاده ¹ , تقی اصفهانی ²

1 - دانشجوی کارشناسی ارشد دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان، گروه مهندسی مواد
2 - استادیار دانشکده فنی و مهندسی گلپایگان، گروه مهندسی مواد

تاريخ الإرسال : 30 الجمعة , شعبان, 1438 تاريخ التأكيد : 30 الأحد , شعبان, 1440 تاريخ الإصدار : 16 الأحد , شعبان, 1440

الکلمات المفتاحية: هیدروکسی آپاتیت, نانوذرات, سنتز مکانوشیمیایی, زمان آسیاکاری, سنتزدرجا,

ملخص المقالة :

نانوذرات هیدروکسی آپاتیت [HAP , Ca10(PO4)6(OH)2] با استفاده از آسیاب ماهواره‌ای و با نسبت استوکیومتری 67/1 Ca/P= سنتز شدند. براساس شرایط و زمان آسیاکاری سنتز به دو روش مکانوشیمیایی و درجا صورت گرفت. در هر دو روش از مخلوط پودر اولیه CaCO3 و CaHPO4. 2H2O با نسبت مولی 2:3 استفاده گردید. پس از بهینه سازی پارامترها در روش مکانوشیمیایی عملیات آسیاکاری در اتمسفر آرگون و به مدت 5 ساعت با استفاده از یک ظرف فولادی صورت گرفت. با استفاده از نتایج آنالیز حرارتی، عملیات حرارتی در دمای ℃500 به مدت 3 ساعت و با سرعت گرم کردن ℃/min10 انتخاب گردید. در سنتز درجا، آسیاکاری تحت اتمسفر آرگون و به مدت 15 ساعت صورت گرفت و نانو ذرات HAP بدون هیچ‌گونه عملیات حرارتی و به‌صورت درجا بدست آمدند. به منظور شناسایی تشکیل فازHAP از الگوی تفرق اشعه ایکس و برای بررسی اندازه و توزیع اندازه ذرات از میکروسکوپ الکترونی گسیل میدانی FE-SEM)) استفاده شد. با توجه به آزمایشهای انجام ‌شده مشخص گردید که افزایش مدت زمان آسیاکاری به تجزیه CaCO3 در دمای پایین کمک کرده و فعالیت شیمیایی مواد اولیه CaHPO4. 2H2O و CaCO3افزایش ‌یافته است. همچنین بر اساس تصاویر FE-SEM مشخص گردید که با افزایش زمان آسیاکاری اندازه ذرات کوچک‌تر شده که منجر به افزایش نفوذپذیری و باعث کاهش دمای واکنش مخلوط پودری آسیاکاری شده گردیده است. در نتیجه ، نانو ذرات HAP سنتز شده با هر دو روش با ساختار هگزاگونال و مورفولوژی کروی مشاهده‌ شد ولی اندازه ذرات در روش درجا نسبت به روش مکانوشیمیایی کاهش یافته بود.

المصادر:

References:
[1] M.H. Fathi, A. Hanifi, V. Mortazavi, “Preparation and bioactivity evaluation of bonelike hydroxyapatite nanopowder”, J. Mater. Process. Technol, Vol. 202, 2008, pp. 536–542.
[2] Kalita, S. J., Bhardwaj, A., and Bhatt, H. A. Biomedical, “Nanocrystalline Calcium Phosphate Ceramics in Engineering,” Materials Science and Engineering; C, Vol. 27, 2007, pp. 441-449.
[3] Kokubo, T., Kim, H. M., and Kawashita, M., “NovelBioactive Materials with Different Mechanical Properties,” Biomaterials, Vol. 24, 2003, pp. 21-61.
[4] Leng, Y., Chen, J. Y., and Qu, S. X., “TEM Study of Calcium Phosphate Precipitationon HA/TCP Ceramics", Biomaterials, Vol. 24, 2003, pp. 21-25.
[5] Fathi, M.H., and Hanifi, A., “Evaluation and Characterization of Nanostructure Hydroxyapatite Powder Prepared by Simple Sol-Gel Method”, Materials Letters, Vol. 61, 2007, pp. 3978-398.
[6] H. M. Rosenberg, The solid state, Third Edition, Oxford University press Inc, 1988.
[7] B. Nasiri-Tabrizi, P. Honarmandi, R. Ebrahimi-Kahrizsangi, “Synthesis of nanosize single-crystal hydroxyapatite via mechanochemical method”, Materials Letters, Vol. 63, 2009, pp. 543–546.
[8] K.C.B. Yeong, J. Wang, S.C. Ng, “Mechanochemical synthesis of nanocrystalline hydroxyapatite from CaO and CaHPO4”, Biomaterials, Vol. 22, 2001,pp. 2705-2712.
[9] C.C. Silva, A.G. Pinheiro, R.S. de Oliveira, J.C. Go´es, N. Aranhac, L.R. de Oliveira, A.S.B. Sombra, “Properties and in vivo investigation of nanocrystalline hydroxyapatite obtained by mechanical alloying”, Materials Science and Engineering; C, Vol. 24, 2004, pp. 549–554.
[10] O. Kubaschewski and C. B. Alcock, Metallurgical Thermochemistry, Pergamon press, International Series on Materials Science and Technology, Vol. 24, 1979.
[11] M. Kh. Karapetyants, Chemical Thermodynamics, MIR Publishers-Moscow, 1978.
[12] C. Shu, W. Yanwei, , “Synthesis of carbonated hydroxyapatite nanofibers by mechanochemical”, methods Ceramics International, Vol. 31, 2005, pp. 135–138.
[13] J.A. Coreno, O.A. Coreno, R.J. J. Cruz, C.C. Rodrı´guez, “Mechanochemical synthesis of nanocrystalline carbonate-substituted hydroxyapatite”, Optical Materials, Vol. 27, 2005, pp. 1281–1285.
[14] Mohammadi Zahrani, E., and Fathi, M.H., “The Effect of High-Energy Ball Milling Parameters on the Preparation and Characterization of Fluorapatite Nanocrystalline Powder”, Ceramics International, Vol. 35, 2009, pp. 2311-2323.
[15] W. Y. Wong , A. Fauzi, “Mohd Noor Synthesis and sintering-wet carbonation of nano-sized carbonated hydroxyapatite”, Procedia Chemistry, Vol. 19, 2016, pp. 98–105.
[16] B. Nasiri-Tabrizi, A. Fahami, R. Ebrahimi-Kahrizsangi, “Effect of milling parameters on the formation of
99 مجله مواد نوین/ جلد 9/شماره 3 / بهار 1398
nanocrystalline hydroxyapatite using different raw materials”, Ceramics International, Vol. 39, 2013, pp. 5751–5763.
[17] S.H. Rhee, “Synthesis of hydroxyapatite via mechanochemical treatment”, Biomaterials, Vol. 23, 2002, pp. 1147–1152.
[18] S. Lala, S. Brahmachari, P.K. Das, D. Das, T. Kar, S.K. Pradhan, “Biocompatible nanocrystalline natural bonelike carbonated hydroxyapatite synthesized by mechanical alloying in a record minimum time”, Materials Science and Engineering; C, Vol. 42, 2014, pp. 647–656.
[19] S. Lala, B. Satpati, T. Kar, S.K. Pradhan, “Structural and microstructural characterizations of nanocrystalline hydroxyapatite synthesized by mechanical alloying”, Materials Science and Engineering; C, Vol. 33, 2013, pp. 2891–2898.
[20] B. Nasiri-Tabrizi, A. Fahami, R. Ebrahimi-Kahrizsangi, “A comparative study of hydroxyapatite nanostructures

_||_