该文首先制备了羟基磷灰石/环氧树脂复合材料,其中羟基磷灰石粉体通过液相沉淀法合成,并经硅烷偶联剂处理后再与环氧树脂复合.结果表明,偶联剂处理可以改善羟基磷灰石在环氧树脂基体中的分散性,羟基磷灰石可使复合材料具有生物活性和细胞相容性.复合材料的弹性模量接近皮质骨下限,但强度远低于皮质骨.该文采用具有优异生物相容性的碳纤维三维机织物对上述材料进一步增强.首先分别采用刚度平均法和有限元方法对三维碳纤维机织物增强复合材料的弹性模量进行了模拟计算.发现三维机织复合材料的弹性模量可通过改变织物的编织工艺参数,即纬纱在经向的间距、纬纱在厚度方向的间距、经纱间距、纤维束直径和添加经向增强纱进行调整,并且易于调整到人体皮质骨水平.因此,在碳纤维织物发挥增强作用的同时,也可以很好的保持复合材料的弹性模量与人体骨之间较好的匹配.分别通过真空浸渍工艺和树脂传递模塑工艺制备了碳纤维增强羟基磷灰石/环氧树脂复合材料.结果表明,树脂传递模塑工艺可以更好地保证环氧树脂对三维织物的浸润性.羟基磷灰石在复合材料中从表面向心部呈梯度递减分布,避免了涂层材料与基体结合强度的弱化问题.羟基磷灰石的加入减弱了纤维增强复合材料的界面结合,使冲击韧性升高,抗弯强度和弯曲模量下降;但复合材料的弯曲强度仍高于人体皮质骨,而弯曲模量与皮质骨较为接近.羟基磷灰石的加入改善了复合材料的磨损性能,提高了复合材料的耐用温度,也改善了复合材料的溶胀性能.此外,由于羟基磷灰石富集于表面,在较低的含量下即可赋予复合材料一定的生物活性.