以化學氣相沉積法增強陶瓷支架之機械性質

Enhancing Mechanical Properties of Ceramic Scaffolds by Vapor Deposition Polymerization

周培鈞(Chou, Pei Chun)

指導教授 ： 陳柏宇

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2014年)

https://doi.org/10.6843/NTHU.2014.00048

摘要

具有三圍結構及生物相容性的多孔陶瓷材料被視為骨修復或替代的理想材料。孔洞彼此間的高度相連性為成骨細胞提供了大表面積，用以加速骨頭的自我修復機制，且陶瓷支架最終會被吸收，不會長期停留於人體。然而，傳統的製程無法精確控制孔洞的大小及形狀。陶瓷支架機械性質上的限制，使其無法被應用於承受高荷重之部位。本研究我們製備兩種不同類型的陶瓷支架來仿造多孔骨的結構及機械性質，一種為天然、去蛋白化牛多孔骨，另一種則利用冷凍鑄造法合成的多孔的氧化鋁陶瓷支架。掃描式電子顯微鏡(SEM)以及超高解析度斷層掃描儀(μ-CT)成果證實利用上述兩種方法，均能製備出具有三維結構的多孔陶瓷。利用氣相沉積聚合法進一步地將陶瓷支架鍍上高分子層來增強其機械性質，並以壓縮測試法測量。結果顯示，鍍有高分子的支架在機械性質的表現上具有顯著的改善，與天然多孔骨相當。藉由調控不同的實驗參數（例如冷卻速度、單分子溶液的量、嫁接和退火），可控制並改良其微結構與機械性質。本研究亦探討此高分子/陶瓷複合材料之韌化機制，包含裂縫撓曲偏折、未斷裂區域橋接以及微裂縫生成等。期望此研究成果能進一步地應用於生醫領域，或發展兼具超輕量化以多功能之仿生複合材料。

關鍵字

骨 ； 冷凍鑄造法 ； 仿生材料 ； 氣相沉積聚合法

參考文獻

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