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본 학위 논문의 파트 1에서는 동결된 다층 구조의 세라믹/캠핀 몰드의 압출을 통한 연속적인 다공성 세라믹 지지체를 제작하는 새로운 압출법을 제시하고 파트 2에서는 세라믹/캠핀 기반 압출법을 이용한 생체모방성 치밀 구조를 가진 삼차원 다공성 세라믹 지지체의 제작에 대한 새로운 방법을 제시하고자 한다. 파트 1에서는 이것을 달성하기 위해 10vol% 의 ...

본 학위 논문의 파트 1에서는 동결된 다층 구조의 세라믹/캠핀 몰드의 압출을 통한 연속적인 다공성 세라믹 지지체를 제작하는 새로운 압출법을 제시하고 파트 2에서는 세라믹/캠핀 기반 압출법을 이용한 생체모방성 치밀 구조를 가진 삼차원 다공성 세라믹 지지체의 제작에 대한 새로운 방법을 제시하고자 한다. 파트 1에서는 이것을 달성하기 위해 10vol% 의 알루미나가 포함된 알루미나/캠핀 슬러리와 40vol%의 알루미나가 포함된 알루미나/캠핀 슬러리를 지름이 20mm 몰드에 순서대로 동결시켜 다층 구조를 만든다. 층의 구분을 위해 다른 색으로 각각의 슬러리를 염색하여 구분을 할 수 있게 하였다. 동결 시킨 뒤 지름이 3mm인 압출기공을 통해 상온에서 압출한다. 압출 초기에는 밑부분에 동결되어 있던 40vol%의 알루미나 필라멘트가 압출되었고, 점점 10vol%가 포함된 알루미나 필라멘트가 중심에서 같이 압출되어 마지막에는 10vol%의 알루미나 필라멘트만이 압출되는 결과를 확인할 수 있었고, 이를 적층하는 과정을 통해 연속적인 구조를 가지는 세라믹 지지체의 제조에 대한 가능성을 확인할 수 있었다.
파트 2에서는 세라믹/캠핀 기반의 압출법을 사용하여 생체모방성 치밀 구조를 가지는 다공성 세라믹 지지체를 제작하였다. 인간의 뼈가 가지는 치밀골과 해면골의 이중 구조를 생체 모방하여 세라믹 지지체의 구조를 치밀한 부분과 다공성의 부분으로 만들었다. 그리고 압출법을 통해 정렬된 기공의 기계적 특성의 장점에 생체모방성 치밀구조를 가지게 됨으로써 더 높은 압축강도를 가진 세라믹 지지체를 제작할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 열처리로 인한 캠핀 수지상의 성장과 알루미나 벽이 치밀해지는 현상으로 인한 압축 강도의 증진을 확인 할 수 있었다. 1시간의 열처리를 하였을 때, 대략 기공률이 79%에서 19.33 ± 5.3 MPa 의 높은 강인 도를 가졌다. 이는 열처리를 하지 않은 시편의 압축강도 10.14 ± 1.2 과 비교된다.

Abstract ▼ AI-Helper

We herein propose a novel successive extrusion technique for producing gradient porous ceramic structure by extruding a frozen multi-layered ceramic/camphene feed-rod in Part 1 and three dimensional porous ceramic scaffolds with biomimetic dense shell structure proposed using ceramic/camphene-based ...

We herein propose a novel successive extrusion technique for producing gradient porous ceramic structure by extruding a frozen multi-layered ceramic/camphene feed-rod in Part 1 and three dimensional porous ceramic scaffolds with biomimetic dense shell structure proposed using ceramic/camphene-based extrusion in Part 2.
To accomplish this, in Part 1, alumina/camphene slurries with two different contents of 10 vol% and 40vol% was first frozen unidirectionally in a 20mm diameter mold with multi layered extruded through a reduction die with a cross section of 3mm diameter at room temperature. This simple process enabled the formation of gradient porous ceramic fiber and scaffold with aligned pores by removing camphene dendrites in the alumina/camphene region. The gradient fiber structure and scaffolds were successfully produced, also showed preferentially oriented pores.
In Part 2, we reported a novel ceramic scaffold structure with biomimetic dense shell using ceramic/camphene based extrusion. This design consists of dual layers as mimicking core-shell structure of natural bone, which are relative dense part as a shell and porous part as an inner section which biomimetic structure that of nature human bone. This structure led to increase in mechanical properties (e.g. compressive strength). In addition, the mechanical properties of the scaffolds, measured by compressive strength tests, increased not only with the direction of aligned pore, but with heat-treatment. The pore structure was characterized by Field emission scanning electron microscope. The mechanical properties were examined by compressive strength tesrs.

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