تهیه و مشخصات دی‌الکتریک هیدروکسی آپاتیت زینتر شده مونوکلینیک

Preparation and dielectric property of sintered monoclinic hydroxyapatite

چکیده

خواص دی‌الکتریک از جمله ἒ، ἐ و Q هیدروکسی آپاتیت (Ca_۱۰(PO_۴)_۶(OH)_۲) و وابستگی آن‌ها به فرکانس و دما می‌تواند رفتار مولکولی را به همراه گشتاور دو قطبی یون‌های هیدروکسیل آشکار سازد. دو ساختار متفاوت در یک آرایش هیدروکسی آپاتیت وجود دارد: ساختار هگزاگونال و مونوکلینیک. هیدروکسی آپاتیت هگزاگونال (گروه فضای P6_۳/m) یک آرایش هیدروکسیل نامنظم در طول محور c داشته و یون‌های هیدروکسیل در جهات بالایی و پایینی در مقابل صفحات تقارن در z=1/4 و z=3/4 قرار گرفته‌اند.

بر خلاف آن، هیدروکسی آپاتیت مونوکلینیک (گروه فضای P2_۱/b) که خواص پاد فروالکتریک از خود نشان می‌دهد، یک آرایش هیدروکسیل منظم در طول ستون‌های هیدروکسیل داشته و یون‌های هیدروکسیل در همان جهت ستون‌های هیدروکسیل ردیف شده و در ستون‌های مجاور به صورت پادموازی قرار گرفته‌اند. تهیه هیدروکسی آپاتیت ‌زینتر شده مونوکلینیک با هر دو روش خشک [۴] یا روش‌های هیدروگرمایی [۵] انجام شده است، اما تاکنون با روش‌های تر سنتز نشده‌اند. بنابراین به دست آوردن هیدروکسی آپاتیت مونوکلینیک زینتر شده مشکل است. Ellioh و همکاران [۲] گزارش دادند که هیدروکسی آپاتیت مونوکلینیک تنها تحت ترکیب خالص و استوکیومتری به دست آمده است (نسبت Ca/P برابر ۱.۶۷).

نفوذ یون‌های هیدروکسیل در هیدروکسی آپاتیت هگزاگونال به کمک اندازه‌گیری‌های رسانایی الکتریکی در دماهای بالاتر از ۸۷۳ کلوین بررسی شده است [۶-۹]. از طرف دیگر، مطالعات اندکی بر خواص فیزیکی و شیمیایی هیدروکسی آپاتیت مونوکلینیک انجام شده است. هیدروکسی آپاتیت مونوکلینیک یک انتقال فاز برگشت‌پذیر را به تقارن هگزاگونال در دمای حدود ۴۸۰ کلوین [۴،۵،۱۰] نشان داده که به بازآرایی منظم به غیر منظم یون‌های هیدروکسیل مربوط می‌شود. رفتار وابسته به دمای یون‌های هیدروکسیل به طور واضح فهمیده نشده است. در مقاله حاضر، تهیه هیدروکسی آپاتیت مونوکلینیک زینتر شده توسط یک روش تر گزارش شده است. همچنین تغییر در گشتاور دو قطبی هیدروکسیل توسط آنالیز امپدانس کمپلکس در دما و فرکانس‌های مختلف مورد بحث قرار گرفته است.

جهت دانلود ترجمه تخصصی و فارسی این مقاله می توانید وجه آنرا پرداخت نموده و بلافاصله دریافت نمایید.

ABSTRACT

The dielectric properties such as ε^۰,ε^۰۰ and Q of hydroxyapatite (Ca_۱۰(PO_۴)_۶(OH)_۲) and their temperature and frequency dependences can reveal the behavior of molecules with a dipole moment of hydroxyl ions. Hydroxyapatite has two different structures in a hydroxyl arrangement; hexagonal and monoclinic structure. Hexagonal hydroxyapatite (space group P6_۳/m) [1] has a disordered hydroxyl arrangement along the c-axis and the hydroxyl ions are pointed in upper and lower directions against the mirror planes at z =۱/۴ and 3/4.

In contrast, monoclinic hydroxyapatite (space group P2_۱/b) [2, 3], which shows an antiferroelectric property, has an ordered hydroxyl arrangement along hydroxyl columns, and hydroxyl ions are aligned in the same direction on the hydroxyl columns and are anti-parallelinadjacentcolumns.Monoclinichydroxyapatites have been synthesized by either dry methods [4] or hydrothermal methods [5] but not yet by wet methods. Therefore, it is difficult to obtain sintered monoclinic hydroxyapatite. Elliott et al. [۲] reported that monoclinic hydroxyapatite was obtained only underthepureandstoichiometriccomposition(Ca/Pratio of 1.67).

Diffusion of hydroxyl ions in a hexagonal hydroxyapatite has been investigated by electrical conductivity measurements at temperatures higher than 873 K [6–۹]. On the other hand, there are few studies on the physical and chemical properties of monoclinic hydroxyapatite. Monoclinic hydroxyapatite shows a reversible phase transition to the hexagonal symmetry at about 480K [4, 5, 10], which is attributed to an order-to-disorder rearrangement of hydroxyl ions. The temperature-dependent behavior of hydroxyl ions has not been clearly understood. In the present paper, the preparation of sintered monoclinic hydroxyapatite by a wet method is reported, and a variation of the hydroxyl dipole moment is discussed with a complex-impedance analysis at various temperatures and frequencies.