1.5.2. Разработка керамических фильтрующих материалов с регулируемой поровой.

Керамические фильтрующие элементы, применяемые в промышленности, как правило, имеют многослойную структуру. Тонкий селективный! слой (мембрану) и промежуточные слои наносят на пористую подложку, придающую требуемую прочность всему фильтрующему элементу. При эксплуатации фильтры часто подвергаются действию повышенных давлений и механических нагрузок, что обусловливает необходимость использования в этих установках высокопрочного материала. При этом подложка должна иметь высокую пористость для снижения сопротивления входящему потоку.

На рис. 1.5.2.1. представлена структура многослойной трубки, приготовленной в Гермсдорфском институте технической химии (ГИТХ). Материалом в качестве подложки в этой трубке, которая имеет диаметр 10 мм при толщине стенок 1,5 мм, являются подвергнутые спеканию частицы оксида алюминия с порами размером 3 мкм и пористостью 30% [22]. Промежуточные слои могут иметь поры размером от 60 до 200 нм, а третий cлой - непосредственно сама мембрана - имеет размер пор до ~ 2 нм.

Керамические многослойные фильтры и мембраны практически лишены недостатков полимерных мембран (низкая механическая прочность, химическая деградация за счет гидролиза, ограничение по температуре, микробное воздействие, радиационное разрушение), но имеют очень крупный собственный недостаток - хрупкость.

Р ис.1.5.2.1 Структура многослойного керамического фильтра

1.5.3. Применение в медицине.

Еще одним из наиболее перспективных направлений применения керамики, интенсивно развивающихся в настоящее время, является медицина. Использование керамических материалов существенно расширяет возможности лечения большинства заболеваний, в частности ортопедических, стоматологических и челюстно-лицевых. Одна из глобальных проблем современного медицинского материаловедения -создание искусственной кости. Последнее открывает принципиально новые возможности использования керамики для заместительной и восстановительной хирургии, нейрохирургии, стоматологии.

Основной проблемой при создании искусственной кости является воссоздание структуры костной ткани. Это связано с тем, что биомеханическая совместимость искусственного эндопротеза с костной тканью достигается в случае максимального приближения его структуры и свойств к структуре и свойствам кости. Скелет человека состоит из двух типов костной ткани: кортикальной (компактной) кости, на долю которой приходится 80% от общей массы скелета взрослого человека, и губчатой (трабекулярной), представляющей 20% скелета, но являющейся наиболее метаболически активной. В качестве примера на рис. 1.5.3.1 приведена структура берцовой кости с отдельно выделенным фрагментом структуры компактной костной ткани.Видно, что структура кортикальной костной ткани весьма неоднородна, размер пор, в зависимости от участка костной ткани, колеблется от 2 до 100 мкм при общем объеме порового пространства до 50%. При создании искусственных эндопротезов для замены утраченных фрагментов костной ткани возможно более точно воссоздать необходимую структуру и свойства утраченной костной ткани, улучшив, тем самым, их биосовместимость.

Рис. 1.5.3.1 Структура компактной берцовой кости