Mechanical properties of a novel bioactive ceramic system

A basic ceramic system was developed by mixing the low temperature form of wollastonite ceramics, sodium silicate and aluminium phosphate. In some cases, UHMW polyethylene powder has been added to the ceramic system during the mixing. The effect of maturation time and aluminium phosphate and polyethylene contents on the mechanical properties has been evaluated. By using four-point bending and double torsion tests the mechanical characterisation has been performed. The mechanical properties, with the exception of the maximum strength, are of the order of human cortical bone. This system allows other constituents to be added to the basic formulation to improve mechanical properties due to the presence of liquid sodium silicate that decreases the interfacial energy of ceramics. Thus, from the mechanical point of view, the materials developed may be suitable for the repair and reconstruction of bone.

---

Podstawowy skład badanego materiału ceramicznego zoatał otrzymany w procesie mieszania wolastonitu, Krzemianu sodowego oraz fosforanu glinowego. W niektórych kompozycjach, w procesie mieszania dodawano proszek polietylowy. Badano wpływ ilości dodawanego fosforanu glinowego i polietylenu oraz czasu dojrzewania na własności mechaniczne produktu. Własności te określono czteropunktowym testem zginania oraz skręcania za zmianą kierunku obrotów. Wyniki badań wskazują, że z wyjątkiem maksymalnej własności wytrzymałościowych otrzymane materiały charakteryzowały się własnościami mechanicznymi rzędu wartości dla kości człowieka. Uzyskanie żądanych własności mechanicznych okazało się również możliwe przez dodawanie innych składników, gdyż dzięki obecności ciekłego krzemianu sodowego, obniżeniu uległa energia oddziaływań międzyfazowych. Na podstawie wyników przeprowadzonych badań można stwierdzić, że otrzymane materiały mogą być używane w procesach rekonstrukcji i łączenia kości człowieka.