مطالعه محاسباتی هیدروکسی آپاتیت: تاثیر اصلاح ساختاری بر روی مشخصه‌های مکانیکی

Abstract

در این مطالعه، خواص مکانیکی کلسیم هیدروکسی آپاتیت خالص و تلقیح‌ یافته با استرانسیم با استفاده از محاسبات نظریه تابعی چگالی بررسی گردید. نتایج مطالعات برون-تنی پیشین حاکی از آن است که تلقیح استرانسیم در ساختار بلوری هیدروکسی آپاتیت می‌تواند سبب ارتقای انحلال‌پذیری آپاتیت‌ها و نیز افزایش سطح هورمون پروتئینی استئوکلسین شود. با این حال، نیاز است تا تاثیر این اصلاح ساختاری بر روی خواص مکانیکی پیش از استفاده از آنها به عنوان پرکننده‌های زیست-سازگار در مواد کامپوزیتی مورد ارزیابی قرار گیرد. در ابتدا، مشخصه‌های ساختاری بدست آمده از طریق بهینه‌سازی هندسی تطابق خوبی با مقادیر تجربی گزارش شده نشان داد که این موضوع می‌تواند گواهی بر صحت محاسبات باشد. در ادامه، شش ثابت الاستیک مستقل، مدول توده، مدول برشی، مدول یانگ، نسبت پواسون و معیار آنیزوتروپی الاستیک برای هر دو ترکیب محاسبه و با یکدیگر مقایسه گردید. بررسی ثوابت الاستیک و نیز سایر مولفه‌های مکانیکی، بیانگر وجود آنیزوتروپی بیشتر در ترکیب اصلاح یافته می‌باشد. در نهایت نیز منشاء ایجاد تفاوت در مشخصه‌های مکانیکی به کمک نتایج مربوط به توزیع چگالی سطوح الکترونی این دو ترکیب مورد بحث قرار گرفت.