生物活性陶瓷iRoot BP Plus^(■)在儿童年轻恒前牙复杂冠折牙髓切断术中的应用

目的:观察生物活性陶瓷材料iRoot BP Plus^(■)(Innovative BioCeramix Inc,Vancouver,BC,Canada)在儿童年轻恒前牙复杂冠折牙髓切断术中的应用,并对其预后进行分析,为该术式的更广泛应用提供临床参考。方法:收集2017年3月至2022年9月因恒前牙复杂冠折就诊于北京大学口腔医院急诊科,行以生物活性陶瓷iRoot BP Plus^(■)为盖髓剂的牙髓切断术患者。根据患者术前根尖片和初诊病历显示为年轻恒牙者,纳入97颗年轻恒牙进行研究。收集患者初诊及复查时的临床及影像学检查资料,临床检查包括根尖孔形成情况、松动度、牙冠颜色、牙髓活力测试(冷测)、有无脓肿和瘘管,影像学检查包括根周膜连续性、根尖周低密度影像、复诊时盖髓剂下方牙本质桥形成情况、髓腔及根管钙化情况,并对上述结果进行分析。结果:最终纳入有复诊记录的64例患者共75颗患牙,其中男性37例(57.8%),女性27例(42.2%),就诊时平均年龄为9.1岁,平均随访时长19.3个月。采用iRoot BP Plus^(■)盖髓的牙髓切断术后6个月成功率为96.0%,术后1年成功率为94.7%。术后复查2年以上者共23例,累计失败6例。成功率在患牙就诊时距外伤的时间是否超过24 h组中(P=0.61)以及是否松动组中(P=0.28)的差异无统计学意义。结论:对无移位性损伤的年轻恒牙复杂冠折患牙,采用iRoot BP Plus^(■)盖髓的牙髓切断术1年成功率很高,该术式具备广泛推广价值。

活化煤废料替代水泥制备混凝土的基本特性

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为探索煤废料替代水泥进行混凝土制备的可行性,利用活性化处理的煤渣粉和煤矸石粉按照0、10%、20%、30%和40%的比例替代水泥进行混凝土试样的制备并对混凝土试样的坍落度、抗压和抗折强度进行测试,同时耐高温性能实验,结果证明:随着替代比的增加,坍落度、抗压强度和抗折强度均先增后减;煤废料的较优替代比为20%~30%。活化煤渣粉试样的早期强度增长率大;而活化煤矸石粉试样的长期强度增长率较大。当水灰比=0.45时,试样的抗压强度随着温度的升高先增后减,在100℃时达到极大值;当水灰比=0.5时,混凝土试样的抗压强度均随着温度的升高逐渐降低;活性煤渣粉试样界面区域的水合胶结构较最多,对照组次之,活化煤矸石粉试样较少。随着温度升高,试样表面的孔隙和裂缝明显增多且破坏面的破碎程度逐渐加剧。

SLA打印制备融合TPMS氧化铝陶瓷支架结构优化设计研究

三周期最小表面(TPMS)结构具有优异的力学性能与生物医学性能,设计制造合适的TPMS骨支架结构能为骨修复、骨替代、骨愈合的临床治疗提供可能。本文基于人体骨组织结构参数分别设计了以P、G、D三种类型为主的TPMS支架及其不同融合系数K值影响下的融合TPMS支架,采用紫外立体光刻技术(SLA)打印制备了陶瓷生坯,通过脱脂与烧结后处理获得了成型氧化铝陶瓷支架,并对支架模型与成型陶瓷试样分别进行了有限元仿真与实验测试。结果表明:1)陶瓷支架具有相对光滑的表面与较高的成型精度,其整体形态与设计模型基本一致,侧面比顶面稍显粗糙。2)与单类型结构相比,融合TPMS结构支架表现出较好的抗压强度与应力分布。其中,当融合系数K=4时,P与G结构融合支架支架的力学性能最优,抗压强度为71.72 MPa,最大应力与平均应力分别为141.90和13.214 MPa;3)融合结构的渗透性均弱于单类型结构,且不同融合系数K值的结构支架渗透性也不同,结合数值模拟与实验数据,当融合系数K=1、2时,P与G结构、P与D结构融合支架渗透性表现较好。综上,当融合系数K=1时,P与G结构融合支架同时具备较优的力学性能和渗透性,适合作为人体骨支架结构类型。

Co_(3)O_(4)@海泡石-煤渣多孔陶瓷催化NaBH_(4)产氢性能研究

针对硼氢化钠(NaBH_(4))水解产氢所需的整体型催化剂,在分析纤维状海泡石的化学组成、热稳定性及其包覆前后微观结构的基础上,将其与工业煤渣粉进行复配、共混、压制和烧结成型,得到钴基氧化物负载纤维状海泡石(Co_(3)O_(4)@海泡石)-煤渣多孔陶瓷,研究了陶瓷坯体在高温烧结后的微观结构和吸水率,进一步探究其催化NaBH_(4)水解产氢性能。结果表明,海泡石在包覆后仍显示纤维状结构;在相同烧结工艺下,相比纯煤渣多孔陶瓷,Co_(3)O_(4)@海泡石-煤渣多孔陶瓷显示出更高的产氢速率和催化过程中强结构稳定性,这些特性源于烧结过程中产生的结构耦合作用。

广东省陶瓷行业碳排放配额分配方法初探

陶瓷行业是国民经济和社会发展的重要基础材料,也是我国实现双碳目标的重要工业行业。全国碳市场启动以来,电力行业由广东试点市场转入全国碳市场交易,陶瓷作为高碳排放行业,已经确定作为下一批纳入广东试点市场的行业之一。基于陶瓷企业工艺特点,结合各碳交易试点陶瓷行业配额分配方法,以及广东省陶瓷企业碳排放核算方法和现行其他行业碳排放配额分配方案,采用基准法结合历史强度法或全部采用历史强度法是广东省陶瓷企业碳排放配额的选择方向,同时在配额分配时可以考虑兼顾能源结构优化的鼓励政策。

先驱体转化SiBCN陶瓷的制备、性能与应用

先驱体转化法是制备高性能陶瓷材料的重要方法,尤其在连续纤维及其复合材料(FRCMC)的制备、元素组成与微结构调控等方面具有显著优势。先驱体转化SiBCN陶瓷具有多元素含量可调、化学键合结构可控的特点,构建了不同结构特征和特殊性能的陶瓷材料。近几年,先驱体转化SiBCN陶瓷发展呈现出新的特点,结构功能一体化设计与制备技术受到了国内外的广泛关注。本文主要梳理了2016年至今先驱体转化SiBCN陶瓷的国内外研究进展,首先简要介绍先驱体转化SiBCN陶瓷的主要特点,然后以先驱体转化陶瓷产物的典型特点为分类依据,分别从SiBCN陶瓷先驱体及其陶瓷产物、连续SiBCN陶瓷纤维、SiBCN基复合材料和功能化SiBCN陶瓷4个方面综述了主要研究进展,提出了未来发展趋势和重点任务,期望为SiBCN陶瓷研制与应用研究提供参考,促进我国先进陶瓷材料的发展进步。

铁电陶瓷脉冲耐压失效分布及耐压可靠性

铁电陶瓷在高电场下的击穿问题是困扰铁电陶瓷应用的关键问题之一.本文统计了铁电陶瓷在正向脉冲电场(4.5 kV/mm)失效概率与脉冲次数的分布关系,对通过第10次脉冲耐压样品第11次的失效概率进行了分析,开展了铁电陶瓷经历万次以上的脉冲耐压后压电常数与电滞回线测试研究.结果表明:铁电陶瓷的击穿概率与脉冲加电压次数曲线呈现典型的浴盆曲线分布,经历10次脉冲高压测试合格的样品,其脉冲耐压失效概率相比于未经历脉冲高压陶瓷样品,降低了4个数量级以上,且上述脉冲高压加载接近无损.考虑到裂纹扩展速度,多个缺陷导致的裂纹同时扩展并连通是铁电陶瓷在脉冲高电压下断裂的主要原因.

微波介质陶瓷产业体系发展研究

微波介质陶瓷作为微波电路中的电介质,是现代通信技术中的关键基础材料,广泛应用于通信、导航、雷达、卫星等领域。本文在分析国内外微波介质陶瓷及产业发展现状的基础上,剖析了当前我国微波介质陶瓷发展面临的问题,提出了涵盖发展目标、发展思路、重点发展方向以及发展路线图的微波介质陶瓷产业体系自立自强发展战略。为促进微波介质陶瓷的发展,实现我国微波介质陶瓷产品由中低端为主向高端型升级转变,突破高性能微波介质陶瓷制备技术及上游高纯原材料的自主化生产技术,建议加强微波介质陶瓷的基础研究和应用研究、强化重点微波通信领域的创新研发、积极布局第六代移动通信用介质陶瓷和加强产业生态建设。

TiO_(2)含量对Al_(2)O_(3)基绝缘涂层综合性能的影响

在GCr15轴承钢的基体材料上制备了不同TiO_(2)含量的Al_(2)O_(3)基绝缘涂层,研究了TiO_(2)含量对Al_(2)O_(3)基绝缘涂层性能的影响,结果表明:孔隙率基本随着TiO_(2)含量的增加而增大;结合力随着TiO_(2)含量的增加先增大后基本不变,TiO_(2)含量为1.5%左右达到峰值;TiO_(2)含量越高,耐冲击性能越好;随着TiO_(2)含量的增加,高温、常湿和常温、高湿环境下涂层绝缘电阻均呈先升高后降低的趋势,TiO_(2)含量为1.5%左右达到峰值。对绝缘涂层进行封孔处理,试验结果表明,封孔处理可以显著提高涂层的结合力、环境适应性、抗冲击性能。TiO_(2)含量为1.5%~3.0%时的涂层在未封孔和封孔后均具备较好的综合性能。

8YSZ陶瓷在模拟压水堆水环境中的耐腐蚀性能

8%(摩尔分数)Y_(2)O_(3)稳定ZrO_(2)(8YSZ)陶瓷具有优异的氧离子电导率和低热导率,在燃料电池、热障涂层、隔热等领域都有重要应用。然而它作为压水堆的堆内隔热或结构材料,在事故条件下的水腐蚀机制和耐腐蚀性能目前尚不明晰。本研究在350℃/17.4 MPa,0.3μg/L溶解氧(DO)的动水循环模拟压水堆水环境中,系统考察了8YSZ陶瓷的质量、物相、显微结构、力学性能以及溶液成分随腐蚀时间的变化,并探讨了腐蚀机制。研究发现8YSZ陶瓷的质量随腐蚀时间的延长先增大后减小,并会受表面粗糙度的影响。增重归因于水分子进入陶瓷后形成了Zr–OH和Y–OH团簇,而失重是由金属阳离子析出和晶粒溶解所导致的。物相分析显示立方结构的8YSZ腐蚀后未往四方相或单斜相转变,这与四方相或部分稳定的氧化锆的相变失效不同。表面及断面形貌变化显示水分子可沿缺陷或微裂纹进入陶瓷内部,破坏晶界,使受腐蚀影响区域由穿晶断裂变为沿晶断裂。腐蚀前后8YSZ陶瓷的压缩强度和抗弯强度未明显改变,而维氏硬度略有降低,这与陶瓷表层形成的大量腐蚀坑有关。表面抛光样品腐蚀1050 h时的单位表面积的质量变化率为–0.108×10^(–3)mg·cm^(–2)·h^(–1),腐蚀坑深度仅为30.8μm。这些结果表明8YSZ陶瓷具有优良的耐水腐蚀性能,有望用于压水堆内的隔热或结构材料。

氧化锆和氧化镧共掺杂对堇青石多孔陶瓷性能的影响

为实现堇青石相的低温合成,采用粒度为≤0.044 mm的煅烧高岭土、粒度为≤0.074 mm的烧结镁砂和d_(50)=2.6μm的二氧化硅微粉为主要原料,以分析纯的氧化锆和氧化镧为烧结助剂,以聚乙烯醇PVA溶液为结合剂,按照堇青石理论配比,在60 MPa压力下成型为φ30 mm×30 mm的试样,干燥、煅烧后制备了堇青石多孔陶瓷。研究了烧结助剂氧化锆添加量(外加质量分数为0、8%)、氧化镧添加量(外加质量分数分别为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%)和煅烧温度(分别为1200、1250及1300℃)对堇青石多孔陶瓷常温物理性能、物相组成和显微结构的影响。结果表明:1)在1300℃下,当试样中引入8%(w)氧化锆和0.6%(w)氧化镧时,试样的物理性能较优;2)氧化锆和氧化镧共掺杂可在显气孔率变化较小的情况下,提高试样的力学性能,且促进堇青石相的生成;3)氧化锆和氧化镧共掺杂可一定程度上降低堇青石相的合成温度,提高试样的综合性能。

Ru、Y对铸造高温合金与陶瓷界面反应的影响

在定向凝固炉中,采用相同的硅基陶瓷型芯,刚玉陶瓷型壳,熔炼工艺和定向凝固工艺制备了四种不同Ru、Y含量的单晶高温合金叶片,研究了组织稳定性提升元素Ru、抗氧化性增强元素Y对合金与陶瓷材料界面反应的影响。研究结果表明,合金中不含Ru、Y时,合金与型壳发生的界面反应主要为物理粘砂作用,未见合金元素与型壳发生明显的化学反应,合金与型芯发生轻微的界面反应,除了物理作用,还发生了Al与SiO2的化学反应。合金中添加Ru,对合金与型壳或型芯的界面反应无影响。合金中添加0.01%Y后,合金与陶瓷型壳或型芯的界面反应稍有增加,但由于其添加量较少,故影响较小。

磨牙根管治疗后锂基玻璃陶瓷髓腔固位冠修复的回顾性分析

目的:了解根管治疗后磨牙采用锂基玻璃陶瓷髓腔固位冠(endocrown)修复的临床效果。方法:选择根管治疗后的磨牙,经同一医师评估为大面积牙体缺损或者临床冠较短常规修复无法获得足够的固位力。所有预备体肩台均采用端对端的预备方式,保证至少1.0 mm的瓷厚度;髓腔深度大于4.0 mm时采用玻璃离子垫底。采用CAD/CAM制作锂基玻璃陶瓷髓腔固位冠后粘接。临床随访并观察和记录相关临床指标。结果:纳入观察的234个患者249个髓腔固位冠在4-9年的观察中,继发龋32颗;修复体折断5颗;脱粘接25颗,脱粘接的25颗中除5颗拔除外其余重新再粘接或重新修复;患根尖周炎8颗,其中7颗拔除;14颗患牙拔除,其中5颗因为预备体折断,1颗因为牙周牙髓联合病变,7颗因根尖周炎,7颗中有3颗合并预备体折断;4颗因继发龋后缺损太大。髓腔固位冠修复4-9年患牙总保存率可达94.38%。性别、年龄、牙位、预备体边缘位置对预备体是否会发生折裂以及是否会产生根尖周炎无明显关系;髓腔垫底会降低患牙根尖周炎及以及最终拔除的风险。第二磨牙脱粘接和患龋率明显高于第一磨牙。预备体边缘位于龈下与患龋、脱粘接以及修复体损坏的风险相关。随着年龄的增加,修复体脱粘接风险增高。结论:锂基玻璃陶瓷瓷髓腔固位冠可满足临床修复效果,是临床冠短患牙修复的理想选择,是大面积牙体缺损需要桩核冠修复患牙的有益补充。对于根管治疗后的患牙采用髓腔固位冠修复时应考虑垫底及避免预备体边缘位于龈下。

皮秒激光不同图案化处理氧化锆陶瓷对其粘接性能的影响

目的:研究皮秒激光在牙科氧化锆表面不同图案化扫描处理的结果,以及对氧化锆表面粘接性能的影响。方法:选取160例烧结氧化锆陶瓷试件,随机分为8个研究组,分别为空白对照组(A组)、喷砂对照组(B组)、皮秒激光处理组(C-H组,分别为:皮秒激光蜂窝状扫描、喷砂后皮秒激光蜂窝状扫描、皮秒激光横线状扫描、喷砂后皮秒激光横线状扫描、皮秒激光井字格状扫描、喷砂后皮秒激光井字格状扫描)。扫描电镜观察表面微观组织形貌;激光共聚焦显微镜观察3D形貌,原子力显微镜测量表面粗糙度Ra;X射线衍射仪观测表面晶相组成的转变;电子万能试验机测量抗弯强度,测定氧化锆陶瓷与自粘型树脂水门汀的剪切强度;光学体式显微镜下观察断裂模式;采用SPSS26.0对所得结果进行单因素方差分析及多重检验。结果:皮秒激光在氧化锆表面扫描后,可分别得到蜂窝状、平行的等间距横线状及等间距井字格状图案;不同图案化处理后氧化锆表面粗糙度不同,横线状B组最大,为14.92μm;激光表面处理不会导致表面晶相转变;经过皮秒激光处理后,剪切粘接强度明显增加(P<0.05),C组的粘接强度最大,为(26.86±1.53)MPa,约为A组的7.4倍;断裂模式由A组与B组的完全粘结破坏转变为内聚破坏和混合破坏;激光处理后的氧化锆陶瓷抗弯强度满足临床应用要求。结论:皮秒激光对氧化锆表面进行图案化处理能够提高氧化锆与树脂水门汀的粘接强度,是一种有前景的氧化锆表面改性方法。

陶瓷增强铝合金互渗相复合材料的半固态设计和成形

目的开发一种针对金属-陶瓷互渗相复合材料生产的高效方法,以提升该类材料在高温高负荷环境中的使用寿命和工作可靠性。方法采用数值扫描技术研究了半固态成形过程,以铝合金为金属成分、氧化铝开孔体为陶瓷成分,制备了复合材料。通过模拟2种腔体(开放式和封闭式)的金属陶瓷压铸成形过程模拟不同的模腔设计,详细分析了腔体内的压力水平及其分布情况,探讨了压铸温度、金属液相体积分数等参数对材料成形质量的影响。结果封闭模腔能够在成形过程中产生更加均匀的压力分布,有助于减少如气孔、未渗透区域等材料缺陷,并提高金属与陶瓷之间的互渗质量。与封闭模腔相比,开放模腔在控制材料均匀流动和确保渗透效果方面效果较差。结论采用封闭模腔的半固态成形工艺能显著提升金属-陶瓷互渗相复合材料的整体质量和性能,有效减少成形缺陷,为高性能金属-陶瓷复合材料的制备提供了一种有效路径。

金属间化合物MoSi_(2)协同SiC晶须增韧Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的制备及切削性能

为进一步提高Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的强度和韧性,克服单一增韧方式以及金属粘结剂增韧的局限性,本工作利用金属间化合物协同晶须对其增韧补强,将MoSi_(2)颗粒和SiC晶须添加到Si_(3)N_(4)陶瓷基体中,制备出Si_(3)N_(4)/MoSi_(2)/SiC_(w)(SMC)复合陶瓷刀具材料。结果表明:SiC晶须的加入可以有效提高Si_(3)N_(4)陶瓷的断裂韧性,MoSi_(2)的加入可以显著提升Si_(3)N_(4)陶瓷的抗弯强度。连续干切削45#淬火钢时,相较于商用刀具YBC251,SMC复合陶瓷刀具的寿命及切削稳定性提升显著。其中,添加了SiC晶须的SMC3(MoSi_(2)10%(未作特别说明时均为质量分数),SiC_(w)10%)及SMC2(MoSi_(2)0%,SiC_(w)10%)刀具的寿命均比未添加SiC_(w)的SMC1(MoSi_(2)10%,SiC_(w)0%)更长。随着切削深度的增加,未添加MoSi_(2)的SMC2易出现崩刃现象,切削稳定性不如协同增韧的SMC3。

铜增韧Mo_(2)BC陶瓷的力学性能和摩擦学性能

采用快速热压反应烧结法制备高强韧Mo_(2)BC/Cu陶瓷基复合材料。研究铜含量对Mo_(2)BC/Cu复合材料的微观组织、力学性能和摩擦学性能的影响,并对其增韧机制和磨损机理进行分析。研究结果表明:Cu均匀地分散在Mo_(2)BC基体中,具有细化晶粒的作用。Mo_(2)BC/Cu复合材料中铜可以添加的最大质量分数为7.5%。随着铜含量的增加,Mo_(2)BC/Cu复合材料的弯曲强度和断裂韧性增加。当Cu质量分数为7.5%时,复合材料的弯曲强度和断裂韧性最高,分别为625.1 MPa和7.4 MPa·m^(1/2),与Mo_(2)BC陶瓷相比,分别提高了24%和62%,其主要的增韧机制为铜的塑性变形、晶粒拔出、桥接效应和裂纹的偏转。此外,铜的添加还可以明显提高Mo_(2)BC/Cu复合材料的摩擦磨损性能。当Cu质量分数为2.5%时,复合材料的摩擦因数可低至0.36,磨损量最小,耐磨性最优,其主要的磨损机制为轻微的二体磨粒磨损和氧化磨损。

增材制造钛酸钡压电陶瓷的高温烧结与极化工艺研究

为提高增材制造BaTiO_(3)压电陶瓷的综合性能,本文研究了BaTiO_(3)压电陶瓷的浆料剪切变稀特性及数字光处理(DLP)成型特性,揭示了DLP成型BaTiO_(3)压电陶瓷坯体在不同烧结温度条件下的致密化机制,探索了极化方向对DLP成型BaTiO_(3)陶瓷压电性能的影响规律。结果表明,调节高温烧结与极化工艺,可以在一定程度上改善DLP增材制造BaTiO_(3)压电陶瓷的电学性能。当烧结温度为1420℃、保温时间为2 h时,压电系数d_(33)最大,为163.4 pC/N,样品层间结合紧密,晶粒尺寸均匀。当Z轴与极化方向夹角由0°变为90°时,相对介电常数εr和d_(33)分别提高了29.37%和27.01%。当固含量为80%(质量分数)、烧结温度为1420℃、Z轴与极化方向夹角为90°时,样品d_(33)最大,达到182.4 pC/N。

专利视域下陶瓷膜技术创新现状、历程与热点

陶瓷膜具有优良的热稳定性和化学稳定性,是过程工业理想的分离膜材料.本文以全球陶瓷膜领域专利为研究对象,采用专利信息计量和主路径分析的方法研究陶瓷膜技术的创新现状、历程和当前热点,以期为我国陶瓷膜领域的技术创新提供参考.研究表明,陶瓷膜技术正处于发展期,中、日、美是当前陶瓷膜技术创新最活跃的国家.专利引文网络的主路径分析显示,1990年以前陶瓷膜领域主要围绕膜制备基础技术创新;随着陶瓷膜制备技术的日益成熟,1991~2005年陶瓷膜的分离应用成为创新的重点;2007年之后科研人员开始面向应用的高性能陶瓷膜制备创新.当前,创新热点主要集中在围绕低碳目标的陶瓷膜材料应用,基于新型二维材料的陶瓷膜制备与应用,以及高精度陶瓷膜材料的制备与应用等.

基于光偏转原理的AFM光电检测系统设计

利用光偏转原理设计并实现了原子力显微镜(AFM)的光电检测系统,研究了影响光偏转噪声的影响因素。设计了新型螺旋式嵌套结构调节准直光斑,使激光发散角降低到0.053°,利用压电陶瓷特性设计了高精度三维调节结构,可以在α,β,γ方向精准调节偏转角度,36mm的聚焦焦距满足了小型化、集成化的设计目标。基于该高灵敏度光电检测系统的设计,AFM系统得到了清晰的硅材料表面台阶结构,系统分辨率达到了0.1nm,为今后的亚原子测量奠定了实验基础。