Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von bioaktiven HAP/TCP-Mischphasenkeramiken aufbauend auf TEM- und EELS-Gefüge-Charakterisierung

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Der Einsatz von großvolumigen Calciumphosphatkeramik-Komponenten im menschlichen Körper als Knochenersatzmaterial wird durch das niedrige Festigkeitsniveau sowie die geringe Bruchzähigkeit von ein- oder mehrkomponentigen, polykristallinen Ca/P-Materialien limitiert. Daher ist es das Ziel des geplanten Forschungsvorhabens, eine Festigkeitssteigerung durch die Entwicklung eines optimierten Zweiphasenmaterials, bestehend aus Hydroxylapatit (HAp) und Tricalciumphosphat (TCP), zu erreichen. Erste Arbeiten zeigen eine signifikante Steigerung der Festigkeit in einem bestimmten Konzentrationsbereich. Der grundlegende Mechanismus der Festigkeitszunahme ist bislang allerdings nicht verstanden. Dieser soll im Rahmen dieses Forschungsvorhabens durch detaillierte Gefügecharakterisierung aufgeklärt werden. Das Kernstück des hier vorliegenden zweijährigen Antrags ist dabei die Untersuchung der Gefüge-Eigenschafts-Korrelation der Mischkeramiken, insbesondere mittels TEM- und EELS/ELNESUntersuchungen. Aufbauend auf diesen Ergebnissen sollen grundlegende Strategien zur Festigkeitssteigerung des Verbundmaterials HAp/TCP entwickelt und durch eine verbesserte Verfahrenstechnik, insbesondere unter Optimierung der organischen Additive, realisiert werden. In einer weiteren Antragsphase soll ein Verbundkonzept zur Steigerung der Bruchzähigkeit entwickelt werden. Aufbauend auf theoretischen Überlegungen soll durch Variation von Art und Morphologie der Verstärkungskomponenten der erfolgversprechendste Lösungsansatz umgesetzt werden. Eine Synergie der Ansätze zur Verbesserung von Festigkeit und Bruchzähigkeit wird durch die Kombination beider Konzepte angestrebt.