Syntéza a slinování keramiky na bázi ZrO2 pro biomedicínské aplikace

Abstract

Tématem diplomové práce je příprava tetragonálního oxidu zirkoničitého dopovaného oxidem yttritým, ceričitým a hořečnatým. Teoretická část je zaměřena na charakteristiku a popis dopované keramiky, dále na možnosti přípravy prášků a jejich další zpracování. Experimentální část popisuje precipitační syntézu oxidu zirkoničitého v bazickém prostředí a jeho další zpracování na keramiku. Byl studován vliv dopantu a způsobu zpracování na fázové složení a mikrostrukturu vytvořené keramiky. K popisu struktur prášků byla použita termická analýza, dilatometrická analýza, analýza měrného povrchu, rentgenová analýza a elektronová rastrovací a transmisní mikroskopie. Z klasicky sušených prášků byla vyrobena keramika s průměrnou velikostí zrn 87-94 nm a relativní hustotou v rozmezí 84,0-99,3 %. Keramika vyrobená z hydrotermálně zpracovaných prášků měla průměrnou velikost zrn 75-85 nm a relativní hustotu 92,7-99,9 %. Další fází bylo vystavení vzorků nízkoteplotnímu stárnutí po dobu 5 a 15 hodin. Vzorky obsahující čistě tetragonální oxid zirkoničitý byly odolné proti nízkoteplotnímu stárnutí při 180 °C po dobu 5 a 15 hodin.The present thesis focuses on the preparation of tetragonal zirconia doped with yttria oxide, ceric dioxide, and magnesium oxide. In its theoretical part the thesis covers the characteristics of doped ceramics, the possible methods of powders preparation and of their further processing. The experimental part describes the precipitation synthesis of zirconia in base environment and further processing for ceramics. Also studied were the influences of dopant and of the processing technique used on the phase composition and microstructure of the resulting ceramics. To describe the powder structure, the thermal, dilatometric, surface area, and x-ray analyses were performed; as well as both the scanning and transmission electron microscopy employed. Dry processed ceramics showed the average grain size of 87–94 nm and the relative density in the range of 84,0–99,3 %. In comparison, the ceramics produced of hydrothermally synthesised powders proved the average grain size of 75–85 nm and the relative density between 92,7-99,9 %. As the next step, samples were subjected to low-temperature degradation for the time of 5 and 15 hours. Samples consisting of pure tetragonal ZrO2 were resistant to 5 and 15 hours of low-temperature degradation at 180 °C.