姓名：杨奕
性别：男
所在学校：北京汇文中学
研究项目名称：氧化锆基医用牙科修复纳米陶瓷的合成
项目学科：化学
个人介绍
杨奕同学热爱科学，兴趣广泛，对科研工作充满热情。他具有较强的逻辑思维能力、动手能力和创新意识，课下能较好安排自己的时间，使课余生活充实、丰富多彩，具有较强的中英文表达能力。他曾在作文、英语、电脑、化学、物理等竞赛中多次获奖，参加过模拟联合国社团，担任过中国少年报社、北京少年报社小记者及中央电视台《东方儿童》中新闻节目的小主持人。他计划将来在自己所感兴趣的领域内深造学习，希望自己的项目解决氧化锆基医用牙科修复材料的国产化问题，打破国外公司在我国的垄断经营。
项目简介
随着科学技术的发展，陶瓷修复材料逐渐走入人们的视线。1958 年Vines等人将细瓷粉低压真空烧结后制成了美学性能良好的陶瓷体，被视为牙科陶瓷研究中的一项重大突破。此后陶瓷材料以其优异的生物相容性、化学稳定性、与自然牙相似的热传导率及磨损率、对医疗检查无影响及独特的美学效果等优势，逐渐替代金属材料成为主流。
在研究中，氧化锆陶瓷以其优良的机械性能和极佳的生物相容性在多种陶瓷中脱颖而出。1993 年Akagawa 等人将氧化钇部分稳定氧化锆作为口腔植入材料的动物实验获得成功，此后Sandhaus、Meyenberg、Dietschi等人相继将氧化锆陶瓷材料用于牙修复。1997 年Pigot 等将141 颗氧化锆陶瓷骨内种植体植入39 位病人，以用于下颌全口义齿，试验表明氧化锆陶瓷的临床效果优于同期观察的钛种植体。
近十年来，稳定氧化锆陶瓷材料因其具有优异的机械性能，而逐渐成为医用牙修复陶瓷研发的热点，但目前我国对氧化锆牙科修复陶瓷的开发滞后于市场需求，我们急需研究开发并建立具有自主产业化的氧化锆全瓷材料生产体系。目前国外厂商生产的氧化锆颗粒基本上采用共沉淀法合成，这种合成方法会造成获得的颗粒大小不均匀，且对机械性能不利的单斜相含量难以控制。若能合成大小均匀、相态均一的氧化锆颗粒，将会大大提高烧结后氧化锆陶瓷的机械性能。
该项目以二步水热尿素水解法为基础，探索并优化实验条件。在阳离子浓度为0.2 mol L-1，80°C 下反应4 小时，再在180°C 反应8 小时的条件下，得到团聚轻微、尺寸均一、相态均匀的氧化钇稳定氧化锆纳米晶体。经验证，反应规模可以扩大至1 L，此时规模的扩大对得到纳米晶的形貌、相态并没有影响。最终条件下获得的氧化钇稳定氧化锆纳米晶直径约为8 nm 且单斜相含量小于5%。
本工作还采用正硅酸乙酯水解法合成了带有约3 nm 厚SiO2 层的YSZ@SiO2 核-壳结构纳米晶。合成的纳米晶SiO2 层厚度均匀，团聚较为轻微。扩大到500 mL 规模的包覆SiO2 的实验已经完成，得到的纳米晶与在小规模反应下得到的纳米晶没有区别。
