气悬浮技术制备磁性CaO-SiO2体系及其相关物理特性研究(3)

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总的来讲，微晶玻璃在性能特点和制备工艺方面，与陶瓷和基础玻璃在一定程度上存在不同，但是微晶玻璃综合了陶瓷和基础玻璃的大部分优点，比如：较低的热膨胀系数、良好的热稳定性和化学稳定性、较高的硬度和强度、稳定的介电常数、较好的绝缘性等等。除此之外通过改变微晶玻璃的组成，使其同时具备特殊的电学、磁学或生物活性等性能。微晶玻璃的性能会受其微晶相的数量，种类、晶粒大小以及残余玻璃相的数量和性质的影响，而这些影响又来源于玻璃的热处理条件和基本的原料组分。所以，在微晶玻璃制备的过程中，需要根据其性能的需要来严格调整玻璃的原料组成及热处理条件，从而合理控制晶粒的大小和数量，以此达到想要的显著性能[6]。

1.1.2 微晶玻璃的种类

到现在为止，根据微晶玻璃的应用领域及相应性能，微晶玻璃的种类也日益增多，根据不同的分类条件微晶玻璃可被分为好多种。

（1）按其基础玻璃组分一般可分为5大体系：硅酸盐体系、铝硅酸盐体系、硼硅酸盐体系、硼酸盐体系和磷酸盐体系；

（2）根据其晶化原理可被分为光敏微晶玻璃和热敏微晶玻璃两种；

（3）根据性能可被分为高机械强度微晶玻璃、低热膨胀系数微晶玻璃、高硬度微晶玻璃、生物活性微晶玻璃、铁磁性微晶玻璃等[7]。

铁磁性微晶玻璃：玻璃里面加入一定的铁磁性物质，使产物中出现一定量的磁铁矿晶体，从而使玻璃具有一定的铁磁性。 Fe2O3-CaO-SiO2微晶玻璃是铁磁性微晶玻璃的一种，是通过在 CaO-SiO2基础玻璃中加入一定量的Fe2O3而制得的一种功能材料。

1.1.3 Fe2O3-CaO-SiO2微晶玻璃

在CaO-SiO2基础玻璃基础上，加入一定量的Fe2O3，可形成Fe2O3-CaO-SiO2基铁磁性微晶玻璃。CaO-SiO2体系具有潜在的生物活性，铁磁矿具有良好的铁磁性，因此在CaO-SiO2体系中加入Fe2O3组分制备出的Fe2O3-CaO-SiO2微晶玻璃，在满足较强铁磁性的同时，还具备了良好的生物活性。

磁性：由于CaO-SiO2体系中含有一定成分的Fe2O3，从而使Fe2O3-CaO-SiO2微晶玻璃具有一定的铁磁性。其饱和磁化强度Ms和矫顽力Hc随着温度的生升高而增大，到达一定温度后又会随着温度的升高而降低。在玻璃组分的设计中，将其比例控制在一定的比例范围中，可制得具有良好铁磁性能的微晶玻璃。医学界癌症的治疗中，将带有磁性能和生物活性的铁磁体热种子材料植入到病变部位，在体外增加交变磁场，Fe2O3在交变磁场的作用下会产生磁滞损耗，从而转化为热能来对病变部位进行加热。这种方法具有准确定位，方便控温，可靠安全[8-13]等优点。

磁滞回线是表征材料磁性的重要标志，可以在一定程度上反应磁性材料在外加磁场作用下的磁损耗。磁性材料在被反复磁化的过程中会产生一定的热量，其放热量与磁滞回线包围的面积成正比。如图1-1-1是BaFe12O19(BF)-SiO2-CaO-Na2O-P2O5体系在800℃条件下烧结形成的微晶玻璃样品，在室温条件下测得的磁滞回线[14]，磁化强度Ms随着铁含量的增加而增大。

BaFe12O19(BF)-SiO2-CaO-Na2O-P2O5铁磁性微晶玻璃的室温磁滞回线

图1-1-1 BaFe12O19(BF)-SiO2-CaO-Na2O-P2O5铁磁性微晶玻璃的室温磁滞回线

生物相容性和生物活性：由于CaO-SiO2体系微晶玻璃材料中含有硅灰石晶相，所以CaO-SiO2体系微晶玻璃具有潜在的生物活性。在铁磁性玻璃中加入一定量的P2O5，会在玻璃表面生成硅羟基结构，进而可形成羟基磷灰石。临床试验中经常将样品在模拟体液中进行一定时间的浸泡，以此来观察样品表面是否能够生成羟基磷灰石，从而判断是否具有良好的生物活性[15]。