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羟基磷灰石的制备及其性能研究
羟基磷灰石(HAP)具有特有的吸附结构和独特的多吸附位点,有望在处理有毒有害废水和受污染土壤等方面获得应用。
本论文采用水热合成法合成了5种羟基磷灰石并比较了各类羟基磷灰石吸附氟离子的效果,得到如下主要结果：1.采用水热合成法制备了一系列羟基磷灰石样品,研究了合成相关的影响因素,结果表明水热合成法的最佳温度为120℃,最佳pH为9,获得氟、钾、镁、镁钾共掺羟基磷灰石多个样品,不同的掺杂物对羟基磷灰石的晶型结构造成了不同程度的畸变；2.优化了吸附工艺条件,上述样品对氟离子吸附过程中25℃时吸附达到最大,吸附平衡的时间2小时,羟基磷灰石最佳加量为10g/L,F-离子的初始浓度为
5Omg/L,酸碱度为近中性；3.对比分析了5个不同类型羟基磷灰石样品的氟离子吸附性能,镁钾共掺的羟基磷灰石样品具有较好的氟离子吸附性能,8小时氟离
子吸附量高达480mg/g。
从动力学和热力学方面探究了其吸附机理,羟基磷灰石对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学过程和Freundlich吸附等温方程,该吸附是一个吸热过程,氟吸附在羟基磷灰石表面使得羟基磷灰石发生了结构的变化,整个体系的混乱度增加。
羟基磷灰石具有良好的生物相容性和骨传导性,新骨在界面上和HA植入体直接接触，两者间无纤维组织存在。
HA植入体与骨界面的结合强度往往超过HA植入体或者骨自身的结合强度.磷酸三钙是一种具有优秀亲和性的生物材料，通过细胞的吞噬和体液的侵蚀作用被机体部分或全部吸收而被取代，可在骨缺损修复中起到暂时性的支架作用，能促进骨组织的生长.羟基磷灰石在体内稳定性较高，磷酸三钙在体内的降解吸收较快，因此希望复合羟基磷灰石和磷酸三钙，利用二者在体内的不同降解吸收速率，改善材料的生物活性。
在HA和TCP的吸收、降解性能互补的情况下，BCP陶瓷材料的生物相容性要优于单相磷酸钙陶瓷，力学性能方面，磷酸三钙的断裂强度会因为羟基磷灰石的重结晶而增强，特定的HA/TCP比则会提高BCP陶瓷的抗弯强度和弹性模量。
传统羟基磷灰石陶瓷的弹性模量和强度都比较高，但断裂韧性小；同时随着烧结条件的改变，将出现很大的力学性能波动。
纳米生物陶瓷的显微结构中，晶界、晶粒及其结合都处于纳米量级水平，晶粒细化及晶界数量大幅度增加，可使其生物学性能和力学性能大幅度提高.反应温度低，反应组成容易控制，所需设备简单;由于胶体是从溶液反应开始的，可以在分子水平上混合钙和磷的前驱物，使溶液有高度的化学均匀性，所得产品纯度高，晶粒尺寸小。
其基本原理是利用金属无机盐或金属醇盐在溶液中水解或醇解，生成溶胶，经脱水或干燥转变为凝胶，然后经热处理，得到所需的粉体.粉体表面自由能和比表面积有关：物质被分割得越细，比表面积就越大，相应地体系总的表面自由能必然会大大增加。
表面自由能过高使整个体系在热力学上不稳定，粒子就有相互聚结从而降低表面自由能的趋势。
因此，粉料越细，就越容易聚结成团，最终导致粉料分散性变差.团聚现象影响了样品的导电性，亮度大的区域颗粒较大，在高度上优于相对暗区域，二次电子产率较高而发亮；也可能是制样不佳，喷金太薄影响了导电性。
XRD数据本身只能说明一个连续的晶面长度在40nm左右，而SEM显示的是粒子的相对真实的粒径，即XRD表现的是晶粒度，而SEM则表现出颗粒度，所以比根据XRD图得出的平均晶粒尺寸大。
羟基磷灰石分子式
摘要：
1.羟基磷灰石的定义和基本性质
2.羟基磷灰石的分子式及化学组成
3.羟基磷灰石在生物和工业领域的应用
4.羟基磷灰石的制备方法及其研究进展
正文：
羟基磷灰石（Calcium hydroxyapatite，Ca10(PO4)6(OH)2），是一种常见的无机非金属材料，具有良好的生物相容性和骨组织相似性，因此在医学、生物工程等领域具有重要应用价值。
羟基磷灰石的分子式为Ca10(PO4)6(OH)2，它由钙离子（Ca2+）、磷酸根离子（PO43-）和羟基离子（OH-）组成。
钙离子和磷酸根离子通过离子键结合，而羟基离子与钙离子和磷酸根离子形成氢键，赋予羟基磷灰石良好的生物相容性和骨组织相似性。
羟基磷灰石在生物医学领域的主要应用有骨修复材料、生物活性陶瓷和药物载体等。
在工业领域，羟基磷灰石具有高硬度、高热稳定性和低热膨胀系数等优点，可用于制造高温耐磨材料、涂层和磨料等。
羟基磷灰石的制备方法主要有化学沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法和生物矿化法等。
随着科学技术的不断发展，研究者们对羟基磷灰石的制备方法和性能优化进行了深入研究，以满足不同领域的应用需求。
羟基磷灰石的制备及表征一、实验目的1。
掌握纳米羟基磷灰石的制备及原理２.了解羟基磷灰石的表征方法及生物相容性二实验原理羟基磷灰石(hｙｄrrｏsyapatitｅ，HAＰ）分子式为Ca10(PO４)6（OH)２是自然骨无机质的主要成分,具有良好的生物相容性和生物活性,可以引导骨的生长，并与骨组织形成牢固的骨性结合。
HＡP是生物活性陶瓷的代表性材料,生物活性材料是指能够在材料和组织界面上诱导生物或化学反应，使材料与组织之间形成较强的化学键,达到组织修复的目的。
HAP在组成上与人体骨的相似性,使HAP与人体硬组织以及皮肤、肌肉组织等都有良好的生物相容性,植入体内不仅安全、无毒，还能引导骨生长，即新骨可以从HAP植入体与原骨结合处沿着植入的体表面或内部贯通性空隙攀附生长,材料植入体内后能与骨组织形成良好的化学键结合。
ＨＡP主要的生物学应用作骨组织代替材料,磷酸钙类生物陶瓷材料在临床应用中遇到的最大困难之一是材料强度差，尤其是韧性低,且机械可加工性差，导致其在临床应用中受到了极大的限制。
为了改善HAP陶瓷的脆性和强度问题,一般会在其中添加ＺrO2和碳纤维或是Ａｌ2O３和玻璃等物质进行增韧.纳米级羟基磷灰石的制备方法很多，主要分为固相法和液相法两大类。
固相法合成在一定条件下（高温、研磨）让磷酸盐与钙盐充分混合发生固相反应,合成HAP粉末．液相法合成是在水液中，一磷酸盐和钙盐为原料,在一定条件下发生化学反应，生成溶解度较小的HAP晶粒，包括化学沉淀法.水热合成法、溶胶-凝胶法、自然烧法、微乳液法、微波法等。
化学沉淀法因具有实验条件要求不高、反应容易控制,适合制备纳米材料等优点从而得到广泛应用。
沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合,在混合溶液中加入适量的沉淀剂得到纳米材料的前驱沉淀物,再将此沉淀物结晶进行干燥或煅烧制得相应的纳米材料。
金属离子在沉淀过程是不平衡的,需要控制溶液中的沉淀剂的浓度，使沉淀过程缓慢发生,才会使溶液中的沉淀处于平衡状态,使沉淀能均匀的出现在整个溶液中。
羟基磷灰石晶体羟基磷灰石晶体是一种重要的生物材料，具有广泛的应用领域。
它的独特结构和性质使其成为医学、生物工程和材料科学等领域的研究热点。
本文将介绍羟基磷灰石晶体的结构、特性以及在生物医学领域的应用。
羟基磷灰石晶体属于磷酸盐陶瓷材料的一种，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2。
它的晶体结构由磷酸根离子（PO4）和羟基离子（OH）组成，钙离子（Ca2+）嵌入其间。
羟基磷灰石晶体具有多孔性和高比表面积的特点，因此具有良好的生物相容性和生物活性。
羟基磷灰石晶体在生物医学领域有着广泛的应用。
首先，它可以作为人工骨替代材料用于骨缺损修复。
由于其与骨组织有相似的成分和结构，羟基磷灰石晶体可以促进骨细胞的附着和增殖，促进骨再生。
它可以用于填充和修复骨缺损，促进骨折愈合，有效改善骨组织的功能和力学性能。
其次，羟基磷灰石晶体还可以用作药物缓释载体。
由于其多孔结构和高比表面积，羟基磷灰石晶体可以吸附和储存药物，并在体内逐渐释放。
这种缓释方式可以延长药物的作用时间，提高药物的稳定性和生物利用度，减少药物的毒副作用。
因此，羟基磷灰石晶体在药物控释领域具有很大的潜力，可以用于治疗骨疾病、肿瘤等疾病。
此外，羟基磷灰石晶体还可用于生物工程和组织工程领域。
它可以用于细胞培养的支架材料，提供细胞附着和生长的基质。
通过与细胞相互作用，羟基磷灰石晶体可以促进组织修复和再生，在组织工程中可用于构建人工组织和器官。
羟基磷灰石晶体可以与干细胞或其他种类的细胞相结合，形成三维支架结构，提供生长环境和支持。
这种结构可以促进细胞的定向分化和组织形成，实现组织工程的目标。
此外，羟基磷灰石晶体还具有生物活性，可以与体内的生物液体发生反应，并与组织形成化学结合。
这种特性使得羟基磷灰石晶体在骨修复和植入材料的领域得到广泛应用。
它可以与周围组织相融合，促进新骨生成，并最终实现材料与组织的无缝连接。
需要指出的是，尽管羟基磷灰石晶体在生物医学领域具有广泛的应用，但在实际应用中仍面临一些挑战和问题。
中文名：羟基磷灰石英文名：Hydroxyapatite简称：HAP分子式：Ca10(PO4)6(OH)2分子量：1004理化性质：熔点：1650°C，比重：3.16g/cm，溶解度：0.4ppm，Ca/P：1.67 结晶构造：六角晶系产品规格：粉末、多孔颗粒、块状（非标定型）产品应用领域：骨替代材料、整形和整容外科、齿科、层析纯化、补钙剂羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是钙磷灰石（Ca5(PO4)3(OH)）的自然矿物化。
但是经常被写成（Ca10(PO4)6(OH)2）的形式以突出它是由两部分组成的：羟基与磷灰石。
-OH基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替，生成氟基磷灰石或氯基磷灰石。
羟基磷灰石（HAP）是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成，人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。
羟基磷灰石具有优良的生物相容性，并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子，在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。
实验证明HAP粒子与牙釉质生物相容性好，亲和性高，其矿化液能够有效形成再矿化沉积，阻止钙离子流失，解决牙釉质脱矿问题，从根本上预防龋齿病。
含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用，能减少患者口腔的牙菌斑，促进牙龈炎愈合，对龋病、牙周病有较好的防治作用。
*高达50%的骨骼都是由均匀成分的无机羟基磷灰石构成。
*目前广泛应用于制造认同牙齿或骨骼成份的尖端新素材功能效果：*健康亮白*去除牙菌斑*改善牙龈问题*防止蛀牙*清新口气制法：可由Ca(PO4)2和CaCO3按拟定比例在高温下反应同时注入高压水蒸气，粉末经NH4Cl水溶液洗涤后干燥而成，分多孔型和致密型两种，前者是粉料发泡后于1250℃烧结制备，后者成型后于1250℃烧结而成。
分布：广泛存在于人体和牛乳中，人体内主要分布于骨骼和牙齿中，牛乳内主要分布于酪蛋白胶粒和乳清中。
羟基磷灰石分子式
摘要：
1.羟基磷灰石的基本信息
2.羟基磷灰石的分子式
3.羟基磷灰石的结构和性质
4.羟基磷灰石的应用领域
正文：
一、羟基磷灰石的基本信息
羟基磷灰石，又称羟磷灰石，是一种天然的磷灰石矿物。
它的分子式为Ca5(PO4)3(OH)，通常写作Ca10(PO4)6(OH)2 以表示由两个分子组成的晶体结构。
羟磷灰石是磷灰石中含氢氧根的纯正端元(endmember)。
OH-离子的存在使得羟磷灰石具有较高的溶解度和可利用性。
二、羟基磷灰石的分子式
羟基磷灰石的分子式为Ca5(PO4)3(OH)，它由一个钙离子（Ca2+）和三个磷酸根离子（PO43-）以及一个氢氧根离子（OH-）组成。
在自然界中，羟基磷灰石常常以晶体形式存在，晶体结构属于正交晶系。
三、羟基磷灰石的结构和性质
羟基磷灰石的结构是由两个分子组成的晶体结构，这种结构使得羟基磷灰石具有较高的溶解度和可利用性。
羟基磷灰石的物理性质包括硬度、密度、颜色等，其化学性质主要包括酸碱性、氧化还原性等。
羟基磷灰石是一种中性物质，不溶于水，但可溶于酸性溶液。
四、羟基磷灰石的应用领域
羟基磷灰石具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：
1.农业领域：羟基磷灰石是一种高效、环保的磷肥，可以提高农作物产量和品质。
2.环保领域：羟基磷灰石可以用于废水处理，去除重金属离子和有机污染物质。
3.建筑领域：羟基磷灰石可以用作建筑材料，如涂料、粘合剂等。
4.医疗领域：羟基磷灰石具有生物活性，可以用于制备生物医学材料，如骨修复材料等。
总之，羟基磷灰石是一种具有广泛应用前景的重要无机材料。
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磷酸钙羟基磷灰石磷酸钙羟基磷灰石是一种重要的生物材料，具有良好的生物相容性和生物活性。
它在医学领域中被广泛应用，如人工骨、牙科修复材料、药物缓释系统等。
本文将从磷酸钙羟基磷灰石的结构、制备方法、应用领域等方面进行介绍。
一、磷酸钙羟基磷灰石的结构磷酸钙羟基磷灰石的化学式为Ca10(PO4)6(OH)2，属于磷酸钙类化合物。
其晶体结构为六方晶系，由钙离子、磷酸根离子和羟基离子组成。
其中，钙离子和磷酸根离子呈现出典型的磷酸钙结构，而羟基离子则占据了磷酸钙晶体结构中的空隙位置。
二、磷酸钙羟基磷灰石的制备方法磷酸钙羟基磷灰石的制备方法主要有两种：生物矿化法和化学合成法。
生物矿化法是利用生物体内的有机物质作为模板，在模板的作用下，通过溶液中的离子交换和沉淀反应形成磷酸钙羟基磷灰石。
这种方法制备的磷酸钙羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，但制备过程较为复杂，且难以控制其形貌和尺寸。
化学合成法是通过化学反应在溶液中合成磷酸钙羟基磷灰石。
这种方法制备的磷酸钙羟基磷灰石具有较为均匀的形貌和尺寸，但其生物相容性和生物活性相对较差。
三、磷酸钙羟基磷灰石的应用领域磷酸钙羟基磷灰石在医学领域中有着广泛的应用。
其中，最为常见的应用是作为人工骨和牙科修复材料。
磷酸钙羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性，能够促进骨组织的再生和修复，因此被广泛应用于骨折、骨缺损、牙齿缺损等领域。
此外，磷酸钙羟基磷灰石还可以用于制备药物缓释系统。
将药物包裹在磷酸钙羟基磷灰石的微孔中，可以延长药物的释放时间，提高药物的生物利用度。
总之，磷酸钙羟基磷灰石是一种重要的生物材料，具有良好的生物相容性和生物活性，在医学领域中有着广泛的应用前景。
随着技术的不断发展，相信磷酸钙羟基磷灰石在医学领域中的应用将会越来越广泛。
羟基磷灰石表面能的第一性原理计算1王志明，黄远，万怡灶，何芳，王玉林天津大学材料科学与工程学院，天津（300072）E-mail：zmwangtju@摘要：基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理，构建层晶（slab）模型，计算了(100)、(100)、(010)、(001)、(101)晶面的表面能，由此分析了羟基磷灰石（HAP）的slab模型的原子层厚度对表面能的影响。
采用布拉维法则和唐纳-哈克定律（BFDH）形貌预测方法预测了HAP各晶面的形貌重要性。
计算结果表明：当真空层厚度达12 Å时，slab模型的原子层厚度对表面能影响不大。
表面能计算结果与BFDH方法预测所得结果均表明：(100)面是最稳定晶面，具有最高的形貌重要性，在晶体生长过程中最易成为宏观晶体的表面。
计算结果对于研究HAP作为体内植入物与体液环境的相互作用过程具有重要意义。
关键词：密度泛函理论，表面能，羟基磷灰石1. 前言羟基磷灰石的化学组成和晶体结构与人体骨骼和牙齿中主要矿物质相类似，是人体骨骼组织的主要无机成分[1-2]。
同时，由HAP为主要成分构成的生物活性陶瓷具有良好的生物相容性和生物活性，能在骨修复、骨重建等方面起到重要作用，因而受到世界各国科学家的重视而广泛研究[3-5]。
作为重要的植入材料，HAP植入体内后将在体内环境下发生复杂的作用过程，如晶体的降解、晶体离子与体液中离子的交换、新骨组织的形成[6-7]等，HAP的表面特性与这一系列过程都有着直接的关系。
研究HAP的表面特性，将有助于对整个作用过程的理解，而表面能是表征材料表面特性的重要参量，因此，有必要对HAP各晶面的表面能进行研究。
表面能定义为形成单位面积表面时体系能量的增加，为材料表面的基本属性之一。
目前，很难通过实验方法[8-9]精确测定固态材料的表面能，即使通过某些实验方法测得一些简单结构晶体的表面能，误差一般也比较大，而且不能给出究竟是哪个面上的表面能。
对于HAP 这样结构复杂的晶体，目前还没有给出特征晶体表面能的直接测量结果。
因此，通过理论计算的方法来获得HAP的表面能有着重要的意义。
理论上，计算晶体表面能主要应用基于第一性原理的计算方法[10]和半经验分子动力学方法[11]，第一性原理计算方法能够精确到电子层次，计算量较大，但计算结果更为精确。
晶体的宏观形貌主要是由其内部结构决定的，在忽略外部因素影响的情况下，晶体的形态特征服从BFDH法则[12-13]，因此可以通过晶体的内部结构预测其宏观形貌，比较各晶面的形貌重要性。
综上所述，本文采用基于密度泛函理论（DFT）框架下的第一性原理方法，建立 slab 模型，计算了HAP的多个晶面的表面能，分析了slab模型的原子层厚度对表面能的影响。
采用Morphology程序的BFDH方法预测HAP晶体的宏观形貌，以比较HAP各晶面的形貌重要性。
2. 计算方法本文计算工作采用基于密度泛函(DFT)方法的从头算量子力学程序CASTEP[14] 1本课题得到天津市科技发展计划重点攻关项目(No.043185111-2)的资助。
(Cambridge Serial Total Energy Package)软件包完成。
计算中选用基于广义梯度近似（GGA ）交换关联近似的超软赝势（ultrasoft ）[15]，平面波截断能量E off =300 ev ，迭代过程中的收敛精度为2×10-5 ev /原子，能量计算都在倒易空间中进行。
计算内容分以下几步：(1) 首先，完成HAP 晶体结构的构建，见图1所表示。
对所构HAP 晶体结构进行晶格常数计算，将计算获得的晶格常数及各原子坐标与实验结果对比，以此验证计算参数的合理性；(2) 以(100)晶面为例，建立slab 模型。
真空层厚度取12 Å，该厚度可消除slab 模型之间两端的相互作用。
建立不同原子厚度的多个slab 模型，对表面能进行收敛性测试，以确定合适的原子厚度。
(3) 建立其它各个晶面的表面模型，计算相应表面能。
图2所示为所构建的其中三个晶面的表面模型。
各表面模型的真空层厚度均为12 Å。
(4) 采用BFDH 方法预测HAP 宏观形貌，以比较各晶面的形貌重要性。
图1 HAP 的晶体结构模型(Ca ：绿色；P ：紫色；O ：红色；H ：白色)上述计算中，表面能采用如下公式[16-17]计算：()/surf slab bulk E E nE A =− (1)其中：E surf 是所要计算的表面能，E slab 表示模型能量值，E bulk 表示晶体内部原子数目相同时系统的能量值，A 表示表面积大小，n 为原胞数目。
(100)(100)(100)(010)图2 HAP各表面层晶模型(Ca：绿色；P：紫色；O：红色；H：白色)3. 结果与讨论实验结果表明：HAP晶体属于P63/m 空间群，六角晶系，化学式为Ca10(PO4)6(OH)2,晶格常数为a=b=9.424Å, c=6.879 Å[18]。
HAP晶格常数计算结果以及晶体中各原子坐标计算值分别见表1和表2。
由表可知，计算结果与实验值较吻合，因此，所选用的计算参数合理，可以用于对HAP系统的计算。
表1 HAP晶体的原子坐标(Å)表2 HAP晶体的晶格参数(Å)This work Experiment[18]a b c a b c9.433 9.433 6.874 9.424 9.424 6.879为了保证计算结果的准确性，比较了不同原子厚度的slab模型对表面能的影响，考虑到计算量太大，仅以(100)面为例进行了表面能的收敛性测试。
图3所示为随原子层厚度的增加而得到的(100)面的不同表面能值，可见，原子厚度的增加对表面能的影响并不大，因此，为了减少计算量，其他晶面能量的计算均采用一层原子厚度。
Thiswork Experiment[18]x y z x y zO(1) 0.3287 0.48410.25000.32840.48480.2500O(2) 0.5862 0.46530.25200.58730.46510.2500O(3) 0.3428 0.25870.06970.34370.25790.0702P 0.36850.36790.25000.39870.36850.2500Ca(1) 0.3333 0.66670.00230.3333 0.6667 0.0015Ca(2) 0.2571 0.98780.24920.24680.99340.2500O(4) 0.0000 0.00000.25430.00000.00000.1950H 0.00000.00000.06730.00000.00000.0608图3 原子厚度(层数)对HAP(100)晶面表面能的影响对表面进行充分弛豫后，计算了各表面模型的总能量，根据式（1）得到了HAP 在(100)、(100)、(010)、(001)、(101)各晶面上的表面能，结果如表3所示：(h k l) (100)(001)(101) Literature results [19] 0.33220.32870.3381- -由表3可知，计算得到的各表面能的大小与文献结果接近，各晶面表面能大小顺序为： (010) > (100) > ( 001) > (101) >（100）。
其中（100）面表面能最低，是最稳定晶面。
图4 BFDH 方法预测得到的HAP 晶体的宏观形貌Fig.4 the morphology of HAP crystal derived using BFDH prediction method所得的HAP 宏观形貌,该图显示（100）、（101）、（001）三个面具有较高的形貌重要性。
计算所得结果按各晶面的形貌重要性顺序排列如下：（100）> (101) > ( 001) > (100)(101)(100)>(010)。
由于晶面形貌重要性与其表面能大小成反比，因此，上述表面能计算结果与采用BFDH方法所预测所得的各晶面形貌重要性顺序是一致的。
可见，HAP的（100）面表面能最低，具有最高的形貌重要性，在晶体生长过程中最有可能生长成为宏观晶体的表面。
因此在研究HAP植入物在体液环境下降解过程、以及HAP 与其它离子或小分子等的作用过程时，（100）面是需要考虑的最为重要的一个晶面。
很多实验结果也表明，一些带负电的颗粒物如小分子[20]，聚合体[21]等都以(100）面作为结合位置与HAP发生吸附作用。
4. 结论本文采用第一性原理总能计算方法、建立slab模型，计算了HAP晶体几个重要晶面的表面能，并分析了所建slab模型的原子厚度与表面能的关系。
采用morphology程序的BFDH 方法对HAP的宏观形貌进行了预测。
结果表明：当slab模型的真空层厚度取12 Å时，原子层厚度对表面能的影响已不大；对HAP各晶面表面能计算结果和用BFDH方法对HAP 晶体宏观形貌的预测结果得到以下结论：各晶面的形貌重要性顺序为（100）> (101) >( 001)> (100)> (010)。
其中（100）表面能最低，具有最高的形貌重要性。
参考文献[1] R.Z. LeGeros. Calcuim phosphate materials in restorative dentistry: a review.Adv Dent Res,1988,2:164[2] W. Suchanek, M. Yoshimura. Processing and Properties of Hydroxyapatite-BasedBiomaterials for Use as Hard Tissue Replacement Implants[J]. Mater Res, 1998, 13: 94～117[3] R.G.T. Geesink. Exprtimental and clinical experience with hydroxyapatitd-coated hip implants. Orthopedics, 1989,12:1239[4] KG. Nilsson, S. Cajander, J. Karrholm. Early failure of hydroxyapatite coating in total knee arthroplasty[J]. Acta. Orthop Scand. 1994, 65: 212–214.[5] B. Locardi, UE. Pazzaglia, C. Gabbi, et al. Thermal behavior of hydroxyapatite intended for medical applications. Biomaterials. 1993, 14: 437– 441.[6] S.K. Lower, P.A. Maurice, S.J. Traina, et al. Simultaneous dissolution of hydroxylapatite and precipitation of hydroxypyromorphite:Direct evidence of homogeneous nucleation [J]. Acta, 1998, 63:1773-1780.[7] de Groot K, Geesink R, Klein C, Serekian P. Plasma-sprayed coatings of hydroxylapatite [J]. Biomed Mater Res 1987,21:1375-87.[8] W. Rtyson, W A .Miller. Surface free energies of solid metals: Estimation from liquid surface tension measurements[J].Surf. Sci, 1997,62:67-276.[9] J. Wan, YL. Fan, DW. Gong eta1.Surface relaxation and stress of fcc metals: Cu, Ag, Au, Ni, Pd, Pt, Al and Pb [J] Mode1.Simu1. Mater. Sci. Eng, 1999, 7:189-206.[10] M. Methfessel, D. Henning, M. ScheZer. Trends of the surface relaxations, surface energies, and work functions of the 4d transition metals [J].Phys. Rev. B,1992, 46:4816．[11] J. Kollar, L. Vitos, H. L. Skriver. Surface energy and work function of the light actinides[J]. Phys. Rev. B, 1994, 49:11288-11292.[12] J.D.H. Donnay, D. Harker. A new of crystal morphology extending the law of bravais, Amer. Mineral, 1937, 22: 446.[13] P. Hartman, W.G. Perdok, On the relations between structure and morphology of crystals, Acta Cryst., 1955, 8: 525[14] M. D. Segall, P. J. D. Lindan, M.J. Probert, et al. First-principles simulation: ideas i- ustrations and the CASTEP code [J]. J Phys Cond Matt, 2002, 14(11): 2717-2743.[15] D. Vanderbilt. Soft self-consistent pseudopotentials in generalized eigenvalue formalism [J]. Phys Rev B,1990, 41: 7892~7895[16] S. Casassa, C. Pisani. Atomic-hydrogen interaction with metallic lithium: An ab initio embedded - luster study[ J ]. Phys. Rev. B,1995, 51: 7805-7816.[17] H. M. Polatoglou, MethfesselM, et. al. Vancancy-formation energies at the (111) surface and in bulk Al, Cu, Ag and Rh[J]. Phys. Rev. B, 1993, 48: 1877-1883.[18] K. Sudarsanan, R.A. Young. Significant Precision in Crystal Structural Details: Holly Springs Hydroxyapatite Acta. Cryst[J]. 1996, B25:1534-1543.[19] Weihua, Zhu; Ping, Wu. Surface energetics of hydroxyapatite: a DFT study. Chem. Phys. Lett. 2004, 396, 38[20] J.C. Lieske, R. Leonard, H. Swift. et al. Adhesion of calcium oxalate monohydrate crystals to anionic sites on the surface of renal epithelial cells[J]. AJP. 1996, 270, F192.[21]E. Bertoni, A. Bigi, G. Falini, et al.: Hydroxyapatite/polyacrylic acid nanocrystals. J Mater Chem 1999, 9:779-782.First-principles calculations of the energies ofhydroxyapatite surfacesWang Zhiming, Huang Yuan, Wan Yizao, He Fang, Wang Yulin School of Materials Science and Engineering, Tianjin University, Tianjin (300072)AbstractThe surface energies of HAP (100)、HAP (100)、HAP(010)、HAP（001）and HAP（101）surfaceswere theoretically calculated using first-principle approach. The effects of slab thickness on surface energy have been tested. The Bravais-Friedel-Donnay-Harker (BFDH) morphological prediction method was used to predict the morphological importance of the faces of HAP. The results indicated that when the vacuum width is 12Å or more, the influence of slab thickness on surface energy is small. The results also show that the (100) surface is the most stable surface and has the most morphological importance. This conclusion is significant for studying the reactions occurred between HAP implantation and body fluid.Keywords: DFT; Surface energy; Hydroxyapatite。
