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羟基磷灰石纳米纤维素复合材料的制备及表征
摘要：
本文通过简要介绍羟基磷灰石(HAP)和纳米纤维素(CNF)的特性和应用，详细阐述了制备HAP/CNF复合材料的方法和过程，并通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等实验手段对样品进行了表征。结果表明，CNF的加入使得HAP/CNF复合材料具有更好的机械性能和热稳定性。
关键词：羟基磷灰石、纳米纤维素、复合材料、制备、表征
1.引言
羟基磷灰石(HAP)是一种广泛应用于医用材料领域的无机化合物。HAP的生物相容性较好，可以被人体骨组织所吸收。然而，HAP本身的机械性能较差，因此需要通过增加其强度和韧性来满足实际应用需求。纳米纤维素(CNF)是一种由纳米级纤维构成的纤维素来源材料，具有优异的可再生性和生物可降解性质，是一种性能优良的材料。将HAP和CNF复合，可以充分发挥二者的优点，制备出符合应用需求的复合材料。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
HAP、纳米纤维素(CNF)、聚乙烯醇(PVA)、氢氧化钠(NaOH)、甲醇等试剂。
2.2制备HAP/CNF复合材料的方法
第一步，制备CNF溶胶：将CNF样品加入甲醇中，并在高速搅拌下混合30分钟，最终制备出5%的CNF溶胶。
第二步，制备HAP溶胶：将HAP样品加入NaOH溶液中，并在搅拌下混合2小时，最终制备出10%的HAP溶胶。
第三步，将CNF溶胶和HAP溶胶以2∶1的质量比混合，并在搅拌下混合2小时，得到HAP/CNF混合溶胶。
第四步，将PVA加入HAP/CNF混合溶胶中，并在搅拌下混合30分钟。
第五步，将混合溶胶离心分离，得到固体HAP/CNF复合材料。
2.3表征方法
本文采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)等实验手段对HAP/CNF复合材料进行了表征。
3.实验结果与分析
3.1SEM表征
通过SEM观察，可以明显看出CNF的加入使得HAP/CNF复合材料的表面更加光滑，颗粒分布更加均匀。同时，HAP/CNF复合材料的孔洞尺寸更大，孔隙率更高，表明CNF的加入在一定程度上改善了复合材料的孔隙性能。
3.2FTIR表征
通过FTIR观察，可以看出HAP/CNF复合材料中HAP和CNF之间具有一定的化学反应。在HAP/CNF复合材料的吸收光谱中，除了HAP本身的吸收特征外，还出现了CNF的吸收特征。这说明HAP/CNF复合材料中HAP和CNF之间发生了氢键和其它作用力的相互作用。
3.3TGA表征
通过TGA分析，可以看出HAP/CNF复合材料的热稳定性更高。在测试温度范围内，HAP/CNF复合材料的热重下降率明显低于HAP单体。这说明CNF的加入能够在一定程度上提高HAP/CNF复合材料的热稳定性。
4.结论
本文采用简单的溶胶混合法制备了HAP/CNF复合材料，并通过SEM、FTIR、TGA等手段对其进行了表征。实验结果表明，CNF的加入使得复合材料的机械性能以及孔隙性能得到了提升，同时也提高了复合材料的热稳定性。HAP/CNF复合材料具有广阔的应用前景，在医用材料、化学工程等领域具有重要的应用价值。
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