"纳米SiO2对硅酸三钙基骨水泥性能的影响 (2011年)" 这篇2011年的研究论文探讨了纳米二氧化硅(nanoSiO2)对硅酸三钙(Ca3SiO5,简称C3S)基骨水泥性能的效应。骨水泥在医学领域中广泛用于骨骼修复和假体固定,因此对其性能的研究至关重要。研究表明,纳米SiO2的加入能够促进C3S的水化进程,即加速了水泥的初期反应速度,这对于快速设定和硬化是有益的。 然而,值得注意的是,纳米SiO2的添加同时也延缓了骨水泥浆体的凝结过程。这意味着虽然化学反应加速,但浆体变为固体的时间可能延长,这可能需要在实际应用中进行调整以适应不同的手术条件。 纳米SiO2与氢氧化钙(Ca(OH)2)反应生成了具有较低n(Ca)/n(Si)比值的水化硅酸钙(CSH)凝胶。这种低n(Ca)/n(Si)的CSH凝胶减少了固化体中的氢氧化钙含量,氢氧化钙是骨水泥固化过程中的主要副产品。减少氢氧化钙含量可以改善骨水泥的最终结构,因为它能降低孔隙率,提高固化体的密度。 更重要的是,纳米SiO2与Ca(OH)2生成的CSH凝胶呈现网络交织结构,这种结构对于固化体起到了双重作用:一方面,它填充了固化体的孔隙,增加了其密实性;另一方面,增强了胶凝性能,即提高了固化体的机械强度。因此,通过这种方式,纳米SiO2的添加显著提升了骨水泥的力学性能。 实验观察到,随着纳米SiO2掺入量的增加,固化体中Ca(OH)2的含量降低,当掺入量达到6%时,CSH凝胶的平均n(Ca)/n(Si)比例开始下降。这一发现暗示着更优化的CSH结构形成,可能进一步改善骨水泥的综合性能。 关键词涉及纳米SiO2、硅酸二钙和骨水泥,表明该研究主要关注纳米材料在骨水泥改良中的应用,特别是对水泥水化反应、凝结时间、结构形成以及力学性能的影响。这篇论文的发表在《南京工业大学学报(自然科学版)》上,为材料科学与工程领域的研究提供了有价值的数据和见解。
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