生物玻璃作为一种活性材料，通过与受影响的组织直接结合来修复骨骼和组织。一些研究报道了通过各种方法制造的生物玻璃的生物相容性。在为适当的应用选择合适的生物材料以确保过程的稳定性和安全性时，考虑机械性能也是至关重要的。然而，脆性通常是不可避免的，并且是最大的弱点之一，当受到循环机械应力时，会导致材料不稳定甚至断裂。因此生物玻璃的脆性限制了它们在骨修复中的应用。玻璃基体的韧性可以通过随机添加纳米级增强体来增强；但是，效果相当有限。
景德镇学院生物与环境工程学院的余辉博士与海南大学合作，提出了一种通过高温发泡法制备可控制备多壁碳纳米管（MWCNTs）薄膜/玻璃/ MWCNTs 薄膜三明治结构层状前驱体的新方法。随后，通过放电等离子体烧结前驱体，以获得多壁碳纳米管和玻璃基体之间具有强交联的复合材料。对复合材料的力学性能进行了表征，并用有限元方法分析了其机理。结果表明，当 MWCNTs 含量为1.0 wt%时，玻璃的断裂韧性（2.65 MPa·m1/2）和弯曲强度（145 MPa）显著提高，分别是纯玻璃的 2.1 倍和 1.8 倍。这种韧性的增加归因于良好结合的弯曲和缠结多壁碳纳米管对纤维拔出过程的强阻力。玻璃/多壁碳纳米管复合材料表现出 5.8 ω·cm 的低电阻率，这将有助于骨骼修复。因此，这种策略为制备具有多功能特性的高韧性生物玻璃提供了一种简便的方法。该研究成果余辉博士以第一通讯作者的身份在国际顶级期刊《Ceramics International》上发表。
图1 本次研究论文图片
《Ceramics International》是陶瓷领域的顶级期刊，创刊于 1971 年，已被国际重要权威数据库 SCI 收录，2022年影响因子为 5.2，中科院分区：工程技术 1区 [Top]。该期刊涵盖了先进陶瓷材料的科学，展示了对基本化学和物理现象的理解如何指导材料设计并激发新的或改进的加工技术的想法，以获得具有所需结构特征和性能的材料。先进陶瓷材料的应用领域包括储能材料、环境功能材料、生物医用材料等。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.09.183
（供稿：余辉/ 一审一校：邓思宇/ 二审二校：李建英/ 三审三校：田双）
