تولید و ارزیابی خواص نانوپودر زیرکونیای پایدار شده با ایتریا به روش سل-ژل جهت کاربردهای پزشکی

زیرکونیای پایدار شده با 3 درصد مولی ایتریا (3y-tzp) به واسطه خواصی نظیر پایداری خوب شیمیایی و ابعادی، استحکام مکانیکی خوب، چقرمگی و ضریب یانگ مناسب برای ساخت پروتز های جراحی ارتوپدی و تهیه ترمیم های دندانی مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش پودر نانومتری زیرکونیای پایدار شده با 3 درصد مولی ایتریا به روش سل- ژل تهیه و خواص آن مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر مناسبی از اکسی کلراید زیرکونیم (zroc12.8h2o) و نیترات ایتریم (y(no3)3.6h2o) با استفاده از اتانول به عنوان حلال بر روی همزن مغناطیسی تا تشکیل ژل با یکدیگر مخلوط شدند. ژل حاصل پس از خشک کردن، در دماهای مختلف و به مدت زمان های مختلف کلسینه گردید. رفتار حرارتی ژل خشک شده با استفاده از آزمون حرارتی همزمان (tg-dta) بررسی گردید. شناسایی فازها و بررسی مورفولوژی و اندازه ذرات با استفاده از تکنیک های پراش پرتو ایکس (xrd) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) و عبوری (tem) انجام شد. توزیع اندازه ذرات پودر سنتز شده نیز با استفاده از آزمون توزیع اندازه ذرات تعیین گردید و سطح ویژه پودر به روش bet به کمک آزمون جذب گاز نیتروژن ارزیابی شد. آنالیز حرارتی ژل خشک شده نشان داد که کاهش وزن تا دمای 600 درجه سانتی گراد به وقوع می پیوندد و پس از آن تغییراتی در اثر حرارت در نمونه ملاحظه نمی شود لذا دمای بهینه برای کلسینه کردن ژل خشک شده، 600 درجه سانتی گراد انتخاب گردید. الگوی پراش پرتو ایکس ژل خشک شده ساختاری شبه آمورف را نشان داد در صورتی که الگوی پراش پرتو ایکس پودر کلسینه شده، پیک هایی را آشکار ساخت که با الگوی پراش پلی کریستال زیرکونیای تتراگونال (tzp) مطابقت داشت. اندازه کریستالیت های پودر با استفاده از الگوی پراش پرتو ایکس و به کمک رابطه شرر محاسبه و مقدار تقریبی20 نانومتر بدست آمد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که پودر تولیدی حاوی آگلومره هایی در حدود 80 نانومتر می باشد. تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری نیز نتایج مربوط به اندازه کریستالیت ها و ذرات را تایید نمود. با افزایش دمای کلسینه کردن به 1200 درجه سانتی گراد، هیچ گونه فاز جدیدی در الگوی پراش پرتو ایکس پودر کلسینه شده مشاهده نشد و فقط اندازه کریستالیت های آن به 34 نانومتر افزایش یافت که مفهوم آن این است که پودر تولیدی از پایداری حرارتی خوبی برخوردار بوده و ساختار نانوبلوری آن حتی در دمایی نزدیک به دمای زینتر کردن، حفظ می شود و همچنان به صورت تک فاز تتراگونال باقی می ماند. نتایج نشان می دهد که با استفاده از روش سل- ژل اجرا شده توزیع یکنواختی از ایتریا در محصول تولیدی بدست آمده است و پایداری فاز تتراگونال تا دماهای بالا نیز این مطلب را تایید می کند. نانوپودر زیرکونیای پایدار شده تولیدی می تواند برای کاربردهای پزشکی کاندید مناسبی باشد.