本技术涉及功能陶瓷领域，具体涉及一种具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷及其制备方法。
背景技术：
1、骨头作为活细胞和矿物质混合构成的一种纳米复合材料，是人体骨骼中的重要组成部分。然而，由于先天因素(遗传、感染、孕期营养不足等)或者后天因素(创伤、骨病、炎症等)可能会导致骨组织的缺失造成骨缺损。目前常用的骨缺损治疗方案是，通过生产诱导骨传导和整合，提供机械稳定性的合成骨替代材料并将其整合到骨骼结构中。常用的骨替代材料主要有医用金属材料、高分子材料、生物陶瓷材料及复合材料等。
2、其中bczt基陶瓷材料具有优异的压电性能，可以产生较大的电荷量和更高的灵敏度，有利于提高传感器的性能和响应速度。还具有更好的电极附着性能，在制造生物传感器等器件时，电极与陶瓷的连接更加稳定，有助于提高设备的可靠性和耐久性。尤其是bczt陶瓷通常具有较为良好的生物相容性，适用于与生物体接触的应用，如生物传感器、生物医学器械等。它们不会产生显著的毒性或过敏反应，有助于减少对生物组织的不良影响。因此，由于具有良好的机械性能、优异的压电效应可以刺激骨形成以及对人体成骨细胞具有低细胞毒性，bczt基陶瓷材料具有成为人工骨替代材料的巨大潜力。
3、而石墨烯及其衍生物具有良好的诱导细胞成骨分化能力，能刺激细胞反应(细胞粘附、增殖和分化)，有望改善复合生物陶瓷材料的生物相容性。其中，氧化石墨烯具有生产成本低、规模化生产、易加工等优点，因此氧化石墨烯(go)由于相似的结构和可用性成为石墨烯的潜在替代品。并且氧化石墨烯由于其功能化基团(主要是羟基和环氧树脂)的存在，显示出优异的亲水性，稳定的分散性和高蛋白质吸附性，可以最大限度地减少细胞毒性。
4、目前主要采用固相烧结来制备bczt基陶瓷材料，通过将原料与粉末混合、成型、干燥后进行烧结。具有工艺简单、易于操作等优点，在工业上得到了广泛应用。然而，它也存在一些缺点，如烧结温度高、晶粒长大难以控制、易形成气孔等缺陷。快速热压烧结作为一种新型电场辅助烧结原理和技术，通过直流电流加热和轴向压力，快速实现致密烧结和高温合成。全自动程序控制的电流调节可以在最短的时间内活化烧结过程。整个致密过程的时间可以减少到几十秒到几分钟，显著改善样品微观组织，提高性能。烧结速度快，设备投资少、性价比高，烧结过程精准可控：所有烧结参数均可精确控制(烧结温度、压制压力和环境气氛等)。可靠耐用易操作，烧结温度低，保温时间短，样品晶粒来不及长大。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷及其制备方法，晶粒分布较为均匀，而且晶粒尺寸更小，拥有高致密度，生物相容性好。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：
3、a锆钛酸钡钙基陶瓷(ba0.85ca0.15zr0.1ti0.9)o3的制备
4、1)配料：将原材料碳酸钡、碳酸钙、二氧化钛、二氧化锆粉末按对应的化学计量比进行配料；
5、2)球磨：将所配置的原材料放入球磨罐中，进行球磨，将粉末混合均匀；
6、3)烘干：将湿润的材料放入烘箱中进行充分干燥；
7、4)煅烧：干燥的粉末放置于马弗炉中煅烧；
8、5)二次球磨：将煅烧后的粉末进行二次球磨；
9、6)干燥：将二次球磨的原料放入烘箱烘干；
10、7)烧结：将干燥后的粉末置于管式炉中烧结；
11、8)研磨过筛：将烧结后的粉末研磨碾压，过筛，得到了锆钛酸钡钙陶瓷粉末；
12、b氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备
13、1)配料：将氧化石墨烯与锆钛酸钡钙基陶瓷粉末混合,氧化石墨烯与锆钛酸钡钙基陶瓷粉末的摩尔比为0.2％-0.5％:1；
14、2)球磨：所配置混合材料放入球磨罐中，进行球磨混合；
15、3)干燥：把球磨后的混合材料进行干燥；
16、4)过筛：将干燥后的粉末过筛，得到了氧化石墨烯/锆钛酸钡钙陶瓷复合粉末；
17、5)烧结：将复合粉末以快速热压烧结的方式，制备为直径12mm、厚度1.5mm的陶瓷圆片。
18、上述方案中：所述碳酸钡、碳酸钙、二氧化钛、二氧化锆粉末以及氧化石墨烯纯度均≥99.9％。
19、上述方案中：步骤a和步骤b中，球磨时均采用zr球作为球磨介质，球磨介质为直径为3mm、5mm和10mm的zr球的混合，球磨液体为无水乙醇，原材料和无水乙醇比例为1g：1.5ml，转速为300-500rpm/min，球磨时间为6-12h。
20、上述方案中：步骤a和步骤b中，干燥均采用烘箱干燥，烘箱干燥的条件为80-100℃下干燥12-16h。
21、上述方案中：步骤a中的煅烧的温度设置从室温开始，以3-5℃/min的速率上升至1100-1200℃，保温时间为2-4h。
22、上述方案中：步骤a中，烧结的温度设置从室温开始，以3-5℃/min的速率上升至1300-1450℃，保温时间为2-4h。
23、上述方案中：步骤a和步骤b中，过筛时所用的筛网尺寸是80-200目。
24、上述方案中：步骤b中，快速热压烧结的温度设置从室温开始，以50-100℃/min的速率上升至1300-1450℃，保温时间为30-50min，在真空气氛下进行，压力为20-50mpa。
25、一种所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法制备得到的具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷。
26、有益效果：本发明采用固相烧结法和快速热压烧结法相结合，成功制备了氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷，而且制备的复合陶瓷样品的晶粒分布较为均匀，而且晶粒尺寸更小，拥有高致密度，与此同时，go/bczt复合压电陶瓷材料的润湿性和生物相容性较为良好。有望进一步将其应用在生物材料领域和骨缺损修复中。
1.一种具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于，按照如下方法制备：
2.根据权利要求1所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：所述碳酸钡、碳酸钙、二氧化钛、二氧化锆粉末以及氧化石墨烯纯度均≥99.9％。
3.根据权利要求2所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤a和步骤b中，球磨时均采用zr球作为球磨介质，球磨介质为直径为3mm、5mm和10mm的zr球的混合，球磨液体为无水乙醇，原材料和无水乙醇比例为1g：1.5ml，转速为300-500rpm/min，球磨时间为6-12h。
4.根据权利要求1-3任一项所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤a和步骤b中，干燥均采用烘箱干燥，烘箱干燥的条件为80-100℃下干燥12-16h。
5.根据权利要求4所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤a中的煅烧的温度设置从室温开始，以3-5℃/min的速率上升至1100-1200℃，保温时间为2-4h。
6.根据权利要求5所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤a中，烧结的温度设置从室温开始，以3-5℃/min的速率上升至1300-1450℃，保温时间为2-4h。
7.根据权利要求6所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤a和步骤b中，过筛时所用的筛网尺寸是80-200目。
8.根据权利要求7所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法，其特征在于：步骤b中，快速热压烧结的温度设置从室温开始，以50-100℃/min的速率上升至1300-1450℃，保温时间为30-50min，在真空气氛下进行，压力为20-50mpa。
9.一种权利要求1-8任一项所述具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷的制备方法制备得到的具有良好生物相容性的氧化石墨烯/锆钛酸钡钙复合压电陶瓷。
