journal article·2012-07

Phase stability and rapid consolidation of hydroxyapatite–zirconia nano-coprecipitates made using continuous hydrothermal flow synthesis

Aqif A Chaudhry, Haixue Yan, Giuseppe Viola, Mike J Reece, Jonathan C Knowles, Kenan Gong, Ihtesham Rehman, Jawwad A Darr

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Abstract

A rapid and continuous hydrothermal route for the synthesis of nano-sized hydroxyapatite rods co-precipitated with calcium-doped zirconia nanoparticles using a superheated water flow at 450°C and 24.1 MPa as a crystallizing medium is described. Hydroxyapatite and calcium-doped zirconia phases in the powder mixtures could be clearly identified based on particle size and morphology under transmission electron microscopy. Retention of a nanostructure after sintering is crucial to load-bearing applications of hydroxyapatite-based ceramics. Therefore, rapid consolidation of the co-precipitates was investigated using a spark plasma sintering furnace under a range of processing conditions. Samples nominally containing 5 and 10 wt% calcium-doped zirconia and hydroxyapatite made with Ca:P solution molar ratio 2.5 showed excellent thermal stability (investigated using in situ variable temperature X-ray diffraction) and were sintered via spark plasma sintering to >96% sintered densities at 1000°C resulting in hydroxyapatite and calcium-doped zirconia as the only two phases. Mechanical tests of spark plasma sintering sintered samples (containing 10 wt% calcium-doped zirconia) revealed a three-pt flexural strength of 107.7 MPa and Weibull modulus of 9.9. The complementary nature of the spark plasma sintering technique and continuous hydrothermal flow synthesis (which results in retention of a nanostructure even after sintering at elevated temperatures) was hence showcased.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Bone Tissue Engineering Materials · Advanced materials and composites · Advanced ceramic materials synthesis

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Christopher Ingold Laboratories, Department of Chemistry, University College London, London, UK

Interdisciplinary Research Centre in Biomedical Materials, COMSATS Institute of Information Technology, Lahore, Pakistan

Centre for Materials Research and Nanoforce Technology Ltd., Queen Mary University of London, London, UK

Division of Biomaterials and Tissue Engineering, UCL Eastman Dental Institute, London, UK

WCU Research Centre of Nanobiomedical Science, Dankook University, Chungnam, South Korea

The Kroto Research Institute, Department of Materials, University of Sheffield, Sheffield, UK

References (88)

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