碳纖維增強(qiáng)微孔鎂摻雜羥基磷灰石生物陶瓷的制備及其性能

魏森森， 趙雪妮， 劉 傲， 范 強(qiáng)， 楊 智， 馬林林， 趙振洋

(陜西科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院， 陜西 西安 710021)

0 引言

通過離子摻雜可以調(diào)節(jié)純羥基磷灰石(HA)的力學(xué)性能、生物活性、骨誘導(dǎo)性和抗菌性能[1].在這些微量元素中，Mg2+對骨骼有重要作用，它的存在能夠刺激成骨細(xì)胞增值，有利于骨的形成和再吸收.骨骼缺乏鎂元素時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)骨細(xì)胞活性和數(shù)量降低，進(jìn)而導(dǎo)致骨量減少及骨骼變脆[2].

隨著骨組織工程的不斷發(fā)展，多孔HA的制備引起了人們的極大關(guān)注.多孔HA陶瓷具有有利于骨細(xì)胞遷移、增殖分化的足夠的表面積，有利于骨骼的生長和誘導(dǎo)早期新骨的形成，因此更適合于骨缺損的修復(fù)[3-5].制備多孔材料的方法有海綿浸漬法、發(fā)泡法、3D打印法、添加造孔劑法等[6,7]，其中添加造孔劑法制備方法簡單，能通過造孔劑的種類、形狀和添加量來調(diào)節(jié)多孔材料的孔隙率及孔結(jié)構(gòu)[8].碳纖維(CF)在空氣中400 ℃～600 ℃左右時(shí)會(huì)出現(xiàn)明顯的氧化分解，生成與基體無反應(yīng)也無害的CO與CO2氣體[9].利用纖維(絲瓜、尼龍)作為造孔劑制備的多孔生物陶瓷具有鮮明的優(yōu)勢，制備過程中不產(chǎn)生有毒產(chǎn)物，所制備的多孔生物陶瓷生物相容性好，且具有合適力學(xué)性能和孔隙率，孔隙之間高度互聯(lián)的完整孔結(jié)構(gòu)[10].

理想的多孔材料不僅要有合適的孔隙結(jié)構(gòu)，還需足夠的力學(xué)性能滿足植入初期的支撐作用[11].孔隙率是影響支架的力學(xué)性能和生物性能的關(guān)鍵因素.孔隙率越大，材料的滲透性會(huì)升高，更有利于成骨，但會(huì)大幅度降低力學(xué)性能[12].研究表明，孔隙率為50%～60%的骨移植材料能夠有效的促進(jìn)骨愈合，但力學(xué)性能較差，不能滿足植入部位力學(xué)性能的需要[13].因此，骨支架的力學(xué)性能和孔隙率之間很難達(dá)到平衡，而純HA陶瓷材料本身就脆性大、強(qiáng)度低，抗折強(qiáng)度和斷裂韌性指標(biāo)均不滿足人體密質(zhì)骨的要求[14,15].CF作為一種具有優(yōu)異的力學(xué)性能和良好的生物相容性的纖維增強(qiáng)材料，已被成功應(yīng)用于增強(qiáng)HA生物材料.但由于HA燒結(jié)過程中對CF氧化損壞，并未達(dá)到預(yù)期的增強(qiáng)效果[16].仍然不能滿足承重部位使用要求.在CF表面構(gòu)筑保護(hù)涂層是減少纖維損傷的有效方法之一.具有較好生物相容性和抗氧化性能的硅(Si)涂層被廣泛地應(yīng)用于生物材料表面涂層的制備[16].磁控濺射法在CF表面制備了連續(xù)致密的Si涂層，保證了在燒結(jié)階段纖維的完整性，力學(xué)性能顯著提高[17].

本研究采用處理后的CF為造孔劑和增強(qiáng)體，制備了微孔CF增強(qiáng)Mg摻雜HA(CF/Mg-HA).以酸處理和熱處理后的短CF(T-CF)為造孔劑，在CF表面構(gòu)筑抗氧化Si保護(hù)涂層(Si-CF)作為增強(qiáng)體，通過熱處理造孔和惰性氣氛保護(hù)燒結(jié)獲得具有優(yōu)異力學(xué)性能和生物學(xué)性能的微孔CF/Mg-HA生物陶瓷材料，作為骨缺損修復(fù)材料，具有巨大應(yīng)用潛質(zhì).

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要材料

直徑5～7μm的CF,購自日本東邦泰納克斯有限公司;六水硝酸鎂(Mg(NO3)2·6H2O)、四水硝酸鈣(Ca(NO3)2·4H2O)和磷酸氫二銨((NH4)2HPO4)、氨水(NH4OH),購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鹽酸(HCl)、濃硫酸(H2SO4)、濃硝酸(HNO3)，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司.

1.2 儀器設(shè)備

GSL-1700X型高溫氣氛保護(hù)管式爐(合肥科晶材料技術(shù)有限公司)，KSL-1100X-S小型馬弗爐(合肥科晶材料技術(shù)有限公司)，300 mL不銹鋼反應(yīng)釜(西安儀貝爾有限公司)，KQ-100DE型數(shù)控超聲波清洗器(昆山市超聲儀器有限公司)，JCP-450型磁控濺射設(shè)備(中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器有限公司).

1.3 實(shí)驗(yàn)前CF的處理

(1)酸處理：在室溫條件下，依次采用蒸餾水、無水乙醇、丙酮和蒸餾水在數(shù)控超聲波清洗器中對CF清洗除膠；然后將清洗后的CF放入由20 wt%的HNO3、HCl和H2SO4以1∶1∶1比例組成的混合酸溶液中，室溫下靜置2 h后.最終浸泡在3.0 mol/L的NaOH溶液中，在80 ℃下酸堿中和反應(yīng)24 h，獲得酸處理CF(NHS-CF).

(2)熱處理：將NHS-CF在有氧條件的馬弗爐中，600 ℃處理1 h.升溫速率為10 ℃/min，降溫時(shí)隨爐冷卻.

(3)水熱合成Mg-HA：分別以Ca(NO3)2·4H2O、(NH4)2HPO4和Mg(NO3)2·6H2O為Ca，P和Mg的來源，保證(Ca+Mg)/P的摩爾比為1.67.采用去離子水分別配置0.167 mol/L Ca(NO3)2·4H2O、0.05 mol/L Mg(NO3)2·6H2O和0.1 mol/L的(NH4)2HPO4溶液，將100 mL的(NH4)2HPO4溶液逐滴加入到90 mL的Ca(NO3)2·4H2O和16.67 mL的Mg(NO3)2·6H2O的混合溶液中.用NH4OH調(diào)節(jié)溶液pH值到10±0.02，然后將溶液倒入反應(yīng)釜內(nèi)，在170 ℃下反應(yīng)24 h，獲得白色沉淀產(chǎn)物用去離子水清洗3次，于80 ℃左右干燥12 h，研磨成粉即得Mg-HA粉末.

(4)磁控濺射Si-CF的制備：CF分散的纏繞在100×100 mm的鋁板上，采用JCP-450型磁控濺射設(shè)備利用電場發(fā)射出的電子來轟擊純度為99.99%的多晶P型Si靶材，利用電場和磁場的相互作用，使被轟擊出的Si粒子沉積在CF上.濺射功率160 W，濺射時(shí)間2 h.為了保證Si粒子均勻附著到CF上，樣品架以20 r/min的速度旋轉(zhuǎn)，測試表征CF表面涂層，確保獲得均勻致密Si涂層涂覆CF的穩(wěn)定工藝，進(jìn)行Si-CF的下一步實(shí)驗(yàn).

1.4 微孔CF/Mg-HA的制備

將2～3 mm短切Si-CF(0.3 wt%)和T-CF(0.2 wt%)纖維，與Mg-HA粉體均勻混合，然后在2 MPa壓力下保壓10 min，壓制成φ10 mm×2 mm的圓片坯體.將預(yù)制坯體放入小型馬弗爐中加熱去除造孔劑，溫度達(dá)到600 ℃，保溫180 min.升溫速率為10 ℃/min，隨爐冷卻.獲得微孔復(fù)合材料.然后將得到的微孔復(fù)合材料放置于具有氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)的高溫管式爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫達(dá)到850 ℃，保溫30 min，加熱和冷卻速率都設(shè)置為10 ℃/min.最終獲得微孔CF/Mg-HA陶瓷材料.熱處理和燒結(jié)的工藝曲線如圖1所示.樣品名稱及相應(yīng)制備條件如表1所示.

圖1 熱處理和燒結(jié)工藝曲線

表1 樣品名稱及相應(yīng)的制備條件

1.5 表征與測試

采用JSM66460F場發(fā)射掃描電鏡(SEM)對改性前后的CF、磁控濺射Si涂層CF、微孔CF/Mg-HA的微孔結(jié)構(gòu)和纖維的微觀組織結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析.采用日本理學(xué)的X射線衍射儀(XRD：D/max2200PC)對微孔CF/Mg-HA復(fù)合材料的物相組成進(jìn)行表征.采用阿基米德排水法測定多孔復(fù)合材料的密度.采用浸泡介質(zhì)法和阿基米德排水法對樣品孔隙率進(jìn)行測定.采用1036PC萬能試驗(yàn)機(jī)對微孔樣品的壓縮性能進(jìn)行表征，壓頭加載速度為0.5 mm/min.采用體外模擬體液(SBF)法來評定材料的生物活性.在37 ℃、pH=7.4的SBF溶液中浸泡1和3天，取出樣品，用蒸餾水清洗，計(jì)算浸泡前后樣品的質(zhì)量變化，用SEM觀察表面形貌.

2 結(jié)果與討論

2.1 酸處理CF和Si涂層CF

本研究為了后續(xù)在CF表面有效構(gòu)筑Si涂層，改善涂層與纖維之間的界面性質(zhì)，減小涂層的剝落，另一方面對CF進(jìn)行一定腐蝕破壞，增大氧氣接觸面積，有利于造孔纖維的清除，因此對CF進(jìn)行混合酸處理.如圖2(a)、(b)所示，酸處理前的清洗CF表面比較光滑，直徑為7～9μm.圖2(c)、(d)是酸處理后的CF形貌圖，CF表面有明顯的納米級腐蝕凹坑，這增大了CF的比表面積，為Si離子的沉積提供較大的空間，同時(shí)酸處理后的CF表面會(huì)產(chǎn)生大量的活性含氧官能團(tuán)，為后續(xù)Si涂層的黏附提供大量活性位點(diǎn)，能有效防止涂層脫落[16].采用磁控濺射法在CF表面構(gòu)筑了Si涂層，微觀形貌如圖2(e)、(f)所示，CF表面沉積了0.5～1μm的Si涂層，濺射的涂層均勻致密，且光滑平整，纖維與涂層之間有較強(qiáng)的結(jié)合力，沒有涂層嚴(yán)重脫落的現(xiàn)象.

(a)清洗CF×2 000 (b)清洗CF×8 000

(c)酸處理CF×2 000 (d)酸處理CF×8 000

(e)Si-CF×2 000 (f)Si-CF×8 000圖2 清洗CF、酸處理CF和Si涂層CF的微觀形貌圖

2.2 熱處理CF和等溫抗氧化實(shí)驗(yàn)

已有研究表明，CF在溫度500 ℃時(shí)纖維幾乎沒有氧化損傷，而到達(dá)600 ℃時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的氧化損傷，隨溫度升高CF的氧化速率越快，但含抗氧化保護(hù)涂層的CF也氧化損傷嚴(yán)重[18].因此本研究選取600 ℃作為熱處理溫度，將NHS-CF在600 ℃空氣中氧化1 h，質(zhì)量損失約為40%，其熱處理后纖維的微觀形貌如圖3(a)所示，T-CF的直徑有少量減少，約為6.42μm.

為了檢測Si-CF的抗氧化性能，以及T-CF的氧化性能，進(jìn)行等溫抗氧化實(shí)驗(yàn).圖3(b)為NHS-CF、T-CF和Si-CF在600 ℃下的氧化失重曲線，時(shí)間間隔為20 min，氧化總時(shí)長為2 h.氧化失重過程可分為三個(gè)階段：0～20 min為第一階段NHS-CF與Si-CF的質(zhì)量損失速率較小，質(zhì)量損失百分比分別為16.36%和12.45%，而T-CF由開始的42%直接增加到61.18%，氧化速率是整條曲線的最大階段.20～80 min為第二階段，NHS-CF的氧化速率明顯提高，而Si-CF的氧化速率較第一階段沒有明顯的差距，因此兩條曲線出現(xiàn)了氧化損失最大差值點(diǎn)，60 min時(shí)NHS-CF與Si-CF的質(zhì)量損失差值最大.T-CF的氧化速率有所減小，80 min時(shí)質(zhì)量接近于0.80～120 min為第三階段，80～100 min時(shí)NHS-CF與T-CF都開始大幅度減小，因此兩條曲線越來越接近.而在100 min時(shí)T-CF已經(jīng)被完全氧化.由此可以看出Si-CF表現(xiàn)出良好的抗氧化性能，但隨著氧化時(shí)間的延長，氧化損傷嚴(yán)重.而T-CF由于熱處理階段就已經(jīng)有較大損傷，因此表現(xiàn)出較快的氧化損傷速率.

(a)T-CF的微觀形貌

(b)氧化失重曲線圖3 T-CF的微觀形貌圖和氧化失重曲線

2.3 微孔Mg-HA的微觀形貌

T-CF/Mg-HA坯體在600 ℃下熱處理180 min后，T-CF大部分被氧化損壞，而部分殘留CF在850 ℃下燒結(jié)30 min后完全被氧化去除得到微孔Mg-HA.圖4和圖5為微孔結(jié)構(gòu)的微觀形貌以及在復(fù)合材料中分布孔隙尺寸統(tǒng)計(jì)圖.

圖4(a)、(b)為T-CF含量為0.1 wt%的微孔Mg-HA材料，孔隙含量較少，孔隙之間的距離較大.圖4(c)、(d)T-CF的含量為0.2 wt%，孔隙含量隨造孔劑的增加而增多，且在基體中均勻分布.圖4(e)、(f)T-CF含量為0.3 wt%，孔含量明顯增多，孔均勻分布.此外，可以清晰地看出孔的微觀結(jié)構(gòu)，纖維已被完全氧化去除，留下孔洞，孔徑大小都約為5～8μm左右，孔的形狀都為規(guī)則的圓孔，沒有團(tuán)聚現(xiàn)象出現(xiàn).隨著纖維含量的增多孔材料的孔的數(shù)量明顯增多，對所有孔的尺寸進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如圖5所示，孔徑基本與T-CF纖維原始尺寸相近，0.1 wt%的Mg-HA材料的孔徑在6～8μm(圖5(a))，而隨著孔數(shù)量的增多就相繼出現(xiàn)了5～6μm的孔(圖5(b)、(c)).孔徑略有減小，這可能與多孔復(fù)合材料在氣氛燒結(jié)過程中晶粒的相互融合和小孔隙的縮小有關(guān).

(a)0.1 wt%T-CF×1000 (b)0.1 wt%T-CF×10000

(c)0.2 wt%T-CF×1000 (d)0.2 wt%T-CF×10000

(e)0.3 wt%T-CF×1000 (f)0.3 wt%T-CF×10000圖4 不同T-CF含量制備的微孔Mg-HA的微觀形貌圖

(a)0.1 wt% T-CF

(b)0.2 wt% T-CF

(c)0.3 wt% T-CF圖5 不同T-CF含量制備的微孔Mg-HA的孔徑統(tǒng)計(jì)

2.4 微孔CF/Mg-HA的物相組成

為了探究微孔CF/Mg-HA的基本物相組成，對復(fù)合材料行了XRD測試.如圖6所示，從XRD的衍射峰可以看出微孔CF/Mg-HA復(fù)合材料的主要包含Mg-HA、Ca3Si2O7和MgSiO3這三種主要成分.Mg-HA是主相，隨著溫度的升高M(jìn)g-HA會(huì)發(fā)生分解.MgSiO3的生成是少量Mg元素的摻雜與Si涂層之間存在反應(yīng)導(dǎo)致的.而Ca3Si2O7的峰值的三強(qiáng)峰比較雜，其結(jié)晶性不好，Ca3Si2O7生成是因?yàn)镾i-CF的存在形成了SiO2.復(fù)合材料中沒有CF的衍射峰，這可能是由于復(fù)合材料CF的含量較低，同時(shí)存在大量的孔隙.Ca3Si2O7和MgSiO3相存在說明各組分之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng).高溫下Mg-HA可能分解生成了β-Ca3(PO4)2、CaO和MgO[19].氧化產(chǎn)物CaO與SiO2之間反應(yīng)生成了Ca3Si2O7，而MgO與SiO2之間反應(yīng)生成了MgSiO3，因?yàn)棣?Ca3(PO4)2含量低，沒有檢測到.

圖6 微孔CF/Mg-HA復(fù)合材料XRD圖譜

2.5 微孔CF/Mg-HA的微觀形貌及物理變化

圖7為在600 ℃造孔熱處理180 min后，和在850 ℃燒結(jié)30 min后得到微孔CF/Mg-HA復(fù)合材料SEM圖.如圖7(a)、(c)所示，在低溫600 ℃熱處理180 min后，Si-CF氧化損傷程度較小，表現(xiàn)出良好的抗氧化效果.而T-CF表面和內(nèi)部顯然均受到嚴(yán)重氧化損傷，T-CF大概被氧化2/3左右，殘留纖維直徑約為2.5μm.在氮?dú)獗Ｗo(hù)下在850 ℃ 燒結(jié)30 min后，如圖7(b)、(d)所示.得到的復(fù)合材料的T-CF基本被完全氧化，留下約為5.4μm的孔洞，微孔為規(guī)則圓孔與圖4一致.而Si-CF在此階段也有一定的氧化損傷直徑變?yōu)?.5μm，為原始Si-CF的1/2左右.顯然，纖維在兩個(gè)階段都發(fā)生了氧化分解，CF的氧化分解主要發(fā)生在有氧的造孔熱處理階段，而在850 ℃燒結(jié)階段，有氣氛保護(hù)作用，空氣中的氧氣對纖維的影響很小，但Mg-HA在800 ℃以上就會(huì)發(fā)生分解，生成氧氣[2,20].因此，CF在在該階段有一定的氧化現(xiàn)象.

在微孔材料的制備過程中，造孔劑的去除和材料致密化，相繼引起了一些物理變化，如燒結(jié)前后的質(zhì)量、密度、體積的變化.圖7(e)為復(fù)合材料燒結(jié)前后質(zhì)量變化.多孔復(fù)合材料在燒結(jié)后的質(zhì)量都變小了，主要是由于材料在造孔時(shí)纖維的氧化去除，另一方面可能由于在致密化燒結(jié)過程中，伴隨著水分的蒸發(fā)與化學(xué)反應(yīng)所引起的.圖7(f)所示的復(fù)合材料燒結(jié)后的體積都有收縮，因?yàn)榫Я５南嗷ト诤鲜共牧蠈?shí)現(xiàn)致密化的過程，進(jìn)而體積變小.微孔Mg-HA隨著T-CF混入量的增多，其收縮率越大，這說明孔隙率越大收縮率越大.

(a)造孔熱處理后的Si-CF (b)氣氛保護(hù)燒結(jié)后的Si-CF

(c)造孔熱處理后的T-CF (d) 氣氛保護(hù)燒結(jié)后的T-CF

(e)燒結(jié)前后復(fù)合材料的質(zhì)量

(f)燒結(jié)后復(fù)合材料的體積收縮百分比圖7 造孔熱處理后和氣氛保護(hù)燒結(jié)后的CF/Mg-HA復(fù)合材料(T-CF和Si-CF)的微觀形貌、燒結(jié)前后質(zhì)量變化以及燒結(jié)后的體積收縮

2.6 復(fù)合材料的密度、孔隙率和力學(xué)性能

本研究采用排水法測量多孔復(fù)合材料的體積密度，得到的相關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖8(a)所示.復(fù)合材料的密度是隨著材料的孔隙率升高而降低的，但由于孔隙率對收縮率也有一定影響.因此當(dāng)T-CF含量大于0.2 wt%時(shí)，材料的密度并沒有繼續(xù)下降.采用排水法測量了多孔材料的孔隙率.同時(shí)對于此法進(jìn)行改進(jìn)，采用浸泡介質(zhì)法，通過加熱介質(zhì)使充滿整個(gè)開孔孔隙，來測定孔隙率.圖8(b)為兩種測量方法所得數(shù)據(jù)的對比.排水法測量測得的材料孔隙率大致分布在30%～40%之間.使用浸泡介質(zhì)法測量的數(shù)據(jù)比較大，孔隙率大約為40%～50%.但兩組曲線的趨勢是一致的，隨著T-CF含量的增多，材料的孔隙率是增大的.

壓縮強(qiáng)度測試結(jié)果如圖8(c)、(d)所示，隨著孔隙率的增加，壓縮強(qiáng)度先上升后下降，0.2 wt%T-CF樣品獲得了較高的壓縮強(qiáng)度.這可能是因?yàn)?，均勻微孔在孔隙率較低的情況下可能起到增強(qiáng)作用.已有研究表明，微孔材料在承受載荷時(shí)，載荷會(huì)被分解到Mg-HA基體上，基體網(wǎng)格形變會(huì)產(chǎn)生一定的形變阻力[21].此外，微孔的形狀與分布也會(huì)對材料力學(xué)性能產(chǎn)生較大影響.微孔的不均勻分布會(huì)造成應(yīng)力集中，導(dǎo)致材料的局部強(qiáng)度降低[22].因此采用CF為造孔劑獲得均勻分布的微孔，對力學(xué)性能影響不大.微孔CF/Mg-HA的壓縮強(qiáng)度比微孔Mg-HA(0.2 wt%T-CF)提高了13.5%.由于燒結(jié)過程中Si和O2通過化學(xué)反應(yīng)生成致密的SiO2，這可以防止CF與O2的直接接觸，保證了纖維的增強(qiáng)效果.微孔CF/Mg-HA的壓縮強(qiáng)度為45.04 MPa，滿足于松質(zhì)骨的壓縮性能指標(biāo)[23].

(a)密度

(b)孔隙率

(c)壓縮強(qiáng)度

(d)載荷位移曲線圖8 復(fù)合材料的密度、孔隙率、壓縮強(qiáng)度及載荷位移曲線

2.7 微孔CF/Mg-HA的生物活性

微孔CF/Mg-HA在SBF中浸泡1天和3天的質(zhì)量增加分別為0.009 g和0.015 g，隨著浸泡時(shí)間的延長，質(zhì)量在不斷增加.這可能是由于樣品表面形成了磷灰石層.浸泡1天和3天后的微觀形貌圖(圖9(a)～(d))，與浸泡前相比(圖7(d))，浸泡1天和3天后的材料的表面形態(tài)發(fā)生了明顯的變化.隨著浸泡時(shí)間的延長，沉積在樣品表面的磷灰石變得越來越致密，在微孔中也觀察到磷灰石層的形成，且到3天后孔洞就被磷灰石完全覆蓋.結(jié)果表明，微孔CF/Mg-HA樣品具有良好的磷灰石誘導(dǎo)能力，在體外表現(xiàn)出良好的生物活性.這可能是由于在浸泡初期溶液對材料表面的侵蝕，溶解出大量的Mg2+和Ca2+[24,25]，Ca2+與溶液中的H+進(jìn)行交換，在其表面形成羥基，SBF溶液內(nèi)的Ca2+濃度增加.然后，這些羥基將與液體中Ca2+的離子結(jié)合，在樣品表面形成無定形沉淀[26].在此過程中，Mg2+使得材料表面的正離子增多，吸引液體中的PO43-與沉淀結(jié)合形成無定型磷酸鈣.Mg2+促使更多磷灰石的成核點(diǎn)的形成.提高磷灰石的生長機(jī)率和效率[27].另一方面微孔也為磷灰石層的沉積提供更大的表面積，且微孔的毛細(xì)血管力可以吸附液體到孔道中，提高磷灰石礦化能力[28].

(a)1天×2 000 (b)1天×10 000

(c)3天×2 000 (d)3天×10 000圖9 微孔CF/Mg-HA在SBF中浸泡不同時(shí)間的微觀形貌

3 結(jié)論

采用T-CF為造孔劑，Si-CF為增強(qiáng)體，通過熱處理和氣氛保護(hù)燒結(jié)，創(chuàng)新性地制備了兼具優(yōu)異力學(xué)性能和生物學(xué)活性的微孔CF/Mg-HA生物陶瓷.獲得的微孔分布均勻，隨著孔隙率的增加，材料的壓縮強(qiáng)度先升高后下降.由于Si-CF表現(xiàn)出良好的抗氧化性能，在復(fù)合材料中具有顯著的增強(qiáng)效果.微孔CF/Mg-HA比微孔Mg-HA的壓縮強(qiáng)度提高了13.5%.且由于Mg2+的摻雜和微孔的共同作用，浸泡7天后，微孔CF/Mg-HA材料具有優(yōu)良的誘導(dǎo)磷灰石形成的能力，顯著提高了微孔CF/Mg-HA材料的生物活性.