Resumo Biomateriais, como o fosfato tricálcico, podem apresentar diferentes taxas de reabsorção no organismo que dependem das suas propriedades físico-químicas sendo que a condição superficial, tais como morfologia, tamanho de partículas e porosidade, é de fundamental importância. Assim, neste trabalho, estudou-se o recobrimento da matriz Luffa cylindrica com β-fosfato tricálcico, utilizando-se o método de conformação por réplica, de forma a adequar as condições superficiais para suprir a demanda de reabsorção óssea. Os materiais utilizados foram caracterizados em termos de área de superfície específica, forma das partículas, observação em microscópio eletrônico de varredura e potencial zeta em meio aquoso. As suspensões utilizadas nos recobrimentos das matrizes foram produzidas com água destilada e silicato de sódio como dispersante e carboximetilcelulose como elemento aglomerante. As medidas reológicas foram realizadas em viscosímetro e reômetro rotacional. Os produtos gerados com 2,5% de silicato de sódio e 0,75% de carboximetilcelulose, após sinterização, apresentaram tamanhos de poro consistentes com altas taxas de reabsorção e porosidade adequada para uso como biomaterial.

Abstract Biomaterials, such as tricalcium phosphate, can have different resorption rates in the organism that depend on their physicochemical properties, where the surface condition, such as morphology, size of particles and porosity, is important. In this work, we studied the coating of natural Luffa cylindrica matrix with β-tricalcium phosphate, using the dip replica forming method, in order to adjust the surface conditions to meet the demand of bone resorption. The materials were characterized in terms of specific surface area, particle shape, imaging in electronic scanning microscope, and zeta potential in water media. The suspensions used for coating of the matrices were produced with distilled water and sodium silicate as dispersant and carboxymethyl cellulose as a binder element. Rheological measurements were performed on rotational rheometer and viscometer. The products generated with 2.5 wt% of sodium silicate and 0.75 wt% of carboxymethyl cellulose, after sintering, had pore sizes consistent with high rates of reabsorption and porosity that suggest a future use as a biomaterial.

Resumo Os biomateriais, como a hidroxiapatita (HA), podem apresentar diferentes taxas de reabsorção no organismo em função da patologia a ser tratada e são dependentes das propriedades físico-químicas do biomaterial, onde a condição superficial é de fundamental importância. Neste trabalho, buscou-se desenvolver um biomaterial à base de HA com o silicato de sódio (Na2SiO3) como dispersante e com potencial de formação de biovidro na superfície, além disso, conhecer as condições reológicas para se obter produtos adequados por conformação a úmido, via processamento coloidal. Caracterizou-se o material em termos da forma das partículas, observadas em microscópio, e área superficial específica. As medidas reológicas das suspensões utilizadas foram realizadas em reômetro rotacional. Observou-se a possibilidade de produção do biomaterial proposto, conformado em moldes porosos, através de suspensões com 2,0% em massa de silicato de sódio trabalhando-se preferencialmente em taxas de cisalhamento abaixo de 200 s-1.

Abstract Biomaterials, such as hydroxyapatite (HA), may present different rates of reabsorption in the organism depending on the pathology to be treated. The organism reabsorption rate depends on the physicochemical properties of the biomaterial, where the superficial condition has a fundamental importance. The aim of this work was to develop an HA-based biomaterial with sodium silicate (Na2SiO3) as a dispersant and with the potential to form bioglass on the surface, in addition, to know the rheological conditions to obtain suitable products by wet conformation, by colloidal processing route. The material used was characterized in terms of particle shape, observed in a microscope, and specific surface area. The suspensions rheological measurements were performed in a rotational rheometer. It was observed the possibility of production of the proposed biomaterial shaped by slip casting, using suspensions with 2.0 wt% of sodium silicate, preferably working at shear rates below 200 s-1.

A presença de aglomerados em pós cerâmicos é fonte conhecida de heterogeneidade e defeitos nos produtos finais, uma vez que na etapa de sinterização ocorre densificação diferencial dos aglomerados. Assim, o controle de todas as etapas do processamento para obtenção de corpos cerâmicos livres de aglomerados e com microestrutura homogênea é de fundamental importância. Neste trabalho foram avaliadas as condições mais adequadas para reduzir a presença de agregados proveniente da etapa de moagem de alta energia, bem como o controle da etapa de secagem para a obtenção de uma microestrutura com tamanho de grãos pequenos e distribuição homogênea das partículas de inclusões no interior da matriz.

Agglomerates in ceramic powders often cause heterogeneities and defects in the final ceramic product, due to differential densification of the agglomerates during the sintering stage. Hence, control of the processing steps is important to form ceramic bodies without agglomerates and with a homogeneous microstructure. In this study, the processing conditions to reduce aggregate formation during high-energy milling and control of the powder drying step were evaluated to attain a microstructure consisting of small grains and a homogeneous distribution of TiC inclusions in the matrix.

O nanocompósito (alumina-carbeto de silício) vem sendo estudado extensivamente em função do resultados promissores encontrados quanto a propriedades mecâncias. Usualmente o processamento desse material envolve um alto custo, pois para a obtenção de materiais densos é necessária a utilização de prensagem a quente. Uma alternativa mais recente para a sinterização de cerâmicas nanocristalinas é a sinterização por plasma (Spark Plasma Sintering - SPS). Nesse trabalho, pós de alumina contendo 5%vol de inclusões de SiC foram sinterizados por SPS em temperaturas variando de 1500 a 1600 °C usando diferentes tempos de patamar. Os corpos de prova foram analisados por meio da determinação da densidade aparente, microscopia eletrônica de varredura e microdureza Vickers. Os resultados mostraram que as melhores condições para a obtenção de uma microestrutura com tamanho de grãos próximos ao tamanho das partículas do pó inicial foi com temperatura de 1500 °C e tempo de patamar 7 min.

(Alumina-silicon carbide) nanocomposite has been extensivelly studied due to its promising results regarding its mechanical properties. The processing of this material usually involves high cost, once the use of hot pressing is necessary for obtaining dense materials. A more recent alternative for sintering nanocrystalline ceramics is the Spark Plasma Sintering - SPS. In this work alumina powders with 5%vol SiC inclusions were sintered using the SPS method at temperatures varying from 1500 to 1600 °C, using different holding times. The effect of temperature and hold time on density and microstructure was investigated. The best results in microestucture and microhardness measurements were shown at 1500 °C and time of landing of 7 min.

Uma alternativa mais recente para a sinterização de cerâmicas nanocristalinas é a sinterização por plasma (Spark Plasma Sintering - SPS). Esse processo permite a utilização de temperaturas mais baixas e tempos muito menores, comparado com a sinterização convencional, produzindo alta densificação com pequeno crescimento de grãos. Nesse trabalho pós de alumina contendo 5%vol de inclusões de zircônia nanométrica foram sinterizados utilizando o método SPS em temperaturas variando de 1250 a 1400 ºC, com diferentes tempos de patamar, visando a obtenção de materiais densos e com microestrutura nanométrica. Os corpos de prova obtidos foram analisados através da determinação da densidade aparente, microscopia eletrônica de varredura e microdureza Vickers. Os resultados mostraram o efeito das diferentes condições de sinterização na microestrutura, sendo que as melhores condições foram obtidas usando uma temperatura de 1300 ºC e tempo de patamar de 2 min, condições estas que possibilitaram a obtenção de amostras com microestrutura refinada com tamanho de grão próximos ao tamanho das partículas do pó inicial e valores de microdureza de aproximadamente 22 GPa.

A recent alternative to sintering nanometric ceramics is Spark Plasma Sintering - SPS. This process permits the sintering at lower temperatures and short times producing materials with density near the theoretical density with small grain sizes. In this work alumina powder with well dispersed 5%vol addition of nanometric zirconia inclusions were obtained and sintered using SPS method by heating to temperatures ranging from 1250 to 1400 ºC and different holding times were applied to determine the best condition for obtaining dense material with minimal grain growth. The samples were characterized by apparent density measurement, high-resolution SEM, and microhardness. The results show microstructural evolution for different sintering temperatures and holding times and the effect of inclusions on the alumina matrix grain growth, which is related to the results of densification under SPS conditions. Using the SPS method it was possible to obtain samples with full density at 1300 ºC and holding time of 2 min with homogeneous microstructure, and microhardness near 22 GPa.