[发明专利]一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，清洗CF，去除CF表面的胶；

步骤2，启动磁控溅射设备真空系统并抽真空，直至真空度达到设定值；通入保护气体继续抽真空至4×10^﹣4Pa以下；

步骤3，采用多晶硅作为磁控溅射靶材，利用射频电源，以CF为衬底，通过控制磁控溅射的工艺参数在CF表面沉积具有均匀形貌的Si涂层，得到Si-CF；

步骤4，将步骤3中制备的多个Si-CF交叉排布在模具支架中制成单层预制体，随后将单层预制体与空的模具支架交替堆叠并放入压片模具中，均匀加入HA粉体，然后将其压制成型，制成CF/Si/HA压片；

步骤5，将步骤4中所得CF/Si/HA压片烧结成型，将烧结后的CF/Si/HA压片降至室温即可得到CF/Si/HA复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤2之前，对清洗后的CF依次进行混合酸改性处理和碱处理，其中，

混合酸改性处理为：将清洗后的CF完全浸入由相同质量分数的硝酸、盐酸和硫酸组成的混合酸溶液中，超声处理后，清洗干净，得到混合酸改性CF；

碱处理为：将步骤2获得的混合酸改性CF依次用氢氧化钠溶液和蒸馏水清洗，并干燥。

3.根据权利要求2所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，混合酸改性处理中，硝酸、盐酸和硫酸的质量分数均为20％，H₂SO₄、HCl和HNO₃溶液的比例为1∶1∶(1～2)。

4.根据权利要求2所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，碱处理中所用的NaOH溶液浓度为3mol/L～5mol/L。

5.根据权利要求1所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，步骤3中磁控溅射靶材纯度为99.999％，本地真空度为3.1×10^﹣4Pa，工作气压为0.7Pa，功率为160W，沉积时间为2h。

6.根据权利要求1所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中，单层预制体中共有两组Si-CF，同一组Si-CF相互平行，两组Si-CF相交，同一组相邻的Si-CF间距为1mm～1.5mm，每个位置有2根Si-CF单丝，Si-CF预制体层数为2层。

7.根据权利要求1所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，步骤4中采用模压法在90MPa的压力下制备出CF/Si/HA压片，CF/Si/HA压片长×宽×高为39.2mm×9.1mm×2.3mm。

8.根据权利要求1所述的一种可控正交排布Si-CF增强HA复合材料的制备方法，其特征在于，步骤5中烧结温度为1000℃、1100℃或1200℃，烧结时间为20min，烧结时的升温速率为5℃/min，降温速率为10℃/min。

9.一种采用权利要求1-8任意一项方法制得的可控正交排布Si-CF增强HA复合材料，其特征在于，包括两组Si-CF，两组Si-CF均匀分布于HA基体内，同一组Si-CF相互平行，两组Si-CF交叉，Si-CF包括CF，CF表面沉积有厚度为100nm～200nm的Si。

10.一种采用权利要求1-8任意一项方法制得的可控正交排布Si-CF增强HA复合材料作为人工骨替代和修复材料的用途。