【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 料本身的性質(zhì)可分為三類(lèi)：一類(lèi)是生物體內(nèi)近于 惰性的生物材料 ，如氧化鋁（純剛玉）陶瓷材料、碳素材料等；第二類(lèi)稱(chēng)為生物體內(nèi) 可控表面活性材料 ，如生物玻璃陶瓷、羥基磷灰石等；第三類(lèi)是生物體內(nèi) 可吸收的生物材料 ，如磷酸鈣系可吸收材料、熟石膏等 36 醫(yī)用高分子人工器官在 50年代試用于臨床 如人工尿道（ 1950年）、人工血管（ 1951年）、人工食道（ 1951年）、人工心臟瓣膜（ 1952年）、人工心肺（ 1953年）、人工關(guān)節(jié)（ 1954年）、人工肝（ 1958年）等。 進(jìn)入 60年代，醫(yī)用高分子材料開(kāi)始進(jìn)入一個(gè)嶄新的發(fā)展時(shí)期 有機(jī)高分子材料做成的人工器官容易老化 （ 3）醫(yī)用高分子材料 降解型高分子材料 材料在植入體內(nèi)后，可在生物環(huán)境作用下發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和性能蛻變，最終通過(guò)體內(nèi)新陳代謝分解而排出體外 如膠原、纖維素、聚氨基酸、殼聚糖及某些聚酯材料等 非降解型高分子材料 可作長(zhǎng)期植入之用 常見(jiàn)的聚乙烯、聚丙烯、硅橡膠、聚砜、聚丙烯酸酯（有機(jī)玻璃）等 37 人工臟器 高分子材料 心 臟 嵌段聚醚氨酯彈性體、硅橡膠 腎 臟 銅氨法再生纖維素，醋酸纖維素，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚砜，乙烯－乙烯醇共聚物（ EVA），聚氨酯豪，聚丙烯，聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸－ β－ 羥乙酯 肝 臟 賽璐玢（ cellophane），聚甲基丙烯酸 —β— 羥乙酯 胰 臟 共聚丙烯酸酯中空纖維 肺 硅橡膠，聚丙烯中空纖維，聚烷砜 關(guān)節(jié)、骨 超高分子量聚乙烯 ，高密度聚乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，尼龍，聚酯 人造心臟 人工膝關(guān)節(jié) 人工腎臟 醫(yī)用高分子材料 38 皮 膚 硝基纖維素，聚硅酮 — 尼龍復(fù)合物，聚酯，甲殼素 角 膜 聚甲基丙烯酸甲酯，聚甲基丙烯酸－ β－羥乙酯，硅橡膠 玻璃體 硅油，聚甲基丙烯酸－ β－ 羥乙酯 鼻、耳 硅橡膠，聚乙烯 乳 房 聚硅酮 血 管 聚酯纖維，聚四氟乙烯，嵌段聚醚氨酯 人工紅血球 全氟烴 人工血漿 羥乙基淀粉，聚乙烯基吡咯烷酮 膽 管 硅橡膠 醫(yī)用高分子材料 39 人工心臟瓣膜 鼓 膜 硅橡膠 食 道 聚硅酮 喉 頭 聚四氟乙烯，聚硅酮，聚乙 烯 氣 管 聚乙烯，聚四氟乙烯，聚硅 酮，聚酯纖維 腹 膜 聚硅酮，聚乙烯，聚酯纖維 尿 道 硅橡膠，聚酯纖維 醫(yī)用高分子材料 40 新型合金材料 鋰（密度僅為 ）是常溫下最輕的固體單質(zhì)，鈹鋰合金稱(chēng)為超輕合金，是金屬結(jié)構(gòu)材料中最輕的一種。 鈹鋁合金（含鈹 62％、鋁 38％），具有質(zhì)量輕、耐高溫、強(qiáng)度大，加式性能好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用于導(dǎo)彈、火箭、超音速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件，電子計(jì)算機(jī)、核燃料包殼。 鎂合金是鎂和鋁、鋅、錳等的合金。用于制造儀器、儀表零件，飛機(jī)起落架等。 （ 1)輕質(zhì)合金 41 鋁及其合金的應(yīng)用 鋁對(duì)人類(lèi)最大的貢獻(xiàn)，就在于航天航空事業(yè)。雖然其單質(zhì)的密度小，強(qiáng)度不大，但與一些金屬形成合金后，就具有了輕而結(jié)實(shí)的優(yōu)越性能。所以航空、航天工業(yè)上發(fā)揮了極大的作用，目前，一架超音速飛機(jī)，鋁合金的用量已占用材的 70% 用鋁鋰合金具有高比強(qiáng)度、高比剛性且相對(duì)密度小的特點(diǎn)，如用代替飛機(jī)蒙皮材料，一架大型飛機(jī)可減輕重量50kg，以波音 747為例每減輕 1kg，一年獲利 2022美元。 我國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星東方紅 I號(hào)”的外殼，就是全 部用鋁合金制成的 美國(guó) “阿波羅 Ⅱ 號(hào)” 宇宙飛船使用的金屬材料中 ,75%以上是鋁合金。 東方紅 I號(hào)人造衛(wèi)星 阿波羅 II號(hào)宇宙飛船 42 鋁及其合金的應(yīng)用 若將鋁粉、石墨及氧化鈦等物質(zhì)按一定比例混合 ,涂在火箭、導(dǎo)彈的金屬外殼表面 ,再經(jīng)高溫處理后，可使火箭與導(dǎo)彈“穿”了一層特殊的“外衣” ,經(jīng)能保護(hù)火箭與導(dǎo)彈在飛行過(guò)程中不會(huì)因與空氣摩擦而燒毀。 俄羅斯 KH29空地導(dǎo)彈 美國(guó) AGM86B巡航導(dǎo)彈 中國(guó)長(zhǎng)征運(yùn)載火箭 美國(guó)中程空對(duì)空導(dǎo)彈 43 鈦合金優(yōu)點(diǎn)： 高強(qiáng)度 高韌性 耐腐蝕 質(zhì)地輕 無(wú)磁性 鈦合金的性能與應(yīng)用 鈦與鋁比 , 硬度是其 2倍，制成合金則比鋁高出 2～ 4倍。而與鋼相比鈦的密度僅相當(dāng)于鋼 ()的 57%，但強(qiáng)度與硬度與之接近。 所以，鈦同時(shí)兼有鋼 (高強(qiáng)度 )和鋁 (質(zhì)地輕 )的優(yōu)點(diǎn)。在原來(lái)使用鋼材和鋁材的地方，它可以而代之；而在鋼和鋁不能勝任的地方，鈦則能“輕松應(yīng)對(duì)”。 44 鈦是制造宇宙飛船的關(guān)鍵材料。由于太空的溫度低達(dá)零下 100～ 200℃ ，這個(gè)環(huán)境中的飛船所需要的液氫和液氧燃料，必須貯藏在用耐超低溫的容器中。但大多數(shù)金屬罐均會(huì)破裂，而鈦制成的容器非但不破 ,且強(qiáng)度還會(huì)增加 .所以，液氫和液氧是貯藏在用鈦制成罐中 。 美國(guó)航天飛機(jī) 鈦合金的性能與應(yīng)用 當(dāng)美國(guó)航天飛機(jī)從太空返回地球時(shí)，必須穿過(guò)大氣層。但由于高速摩擦?xí)购教祜w機(jī)表面溫度高達(dá)1000℃ 。 一般金屬及其合金都難以抵抗，也只有鈦合金作為其 “ 蒙皮 ” ，才能擔(dān)此重任。 45 鈦材同時(shí)也是現(xiàn)代飛機(jī)的主要材料。以前飛機(jī)的外殼都用鋁合金，但當(dāng)飛機(jī)的速度超過(guò)音速的 倍時(shí) , 飛機(jī)外殼與空氣的劇烈摩擦而產(chǎn)生很高的溫度。一般鋁合金在 300℃ 以上強(qiáng)度便大大下降。而鈦合金在 650℃ 以上仍泰然無(wú)事。 美國(guó)制造的著名“黑鳥(niǎo)”戰(zhàn)機(jī)，其飛行速度已達(dá) 3200千米 /小時(shí) , 是音速 的，其表面材料即為鈦合金。 鈦合金的性能與應(yīng)用 “黑鳥(niǎo)”軍用飛機(jī) US隱形戰(zhàn)斗機(jī) 法國(guó)陣風(fēng)戰(zhàn)斗機(jī) 46 海狼號(hào)核動(dòng)力攻擊潛艇 英國(guó)大刀級(jí)導(dǎo)彈護(hù)衛(wèi)艦 普通鋼鐵制成的船體易被海水侵蝕，且海水深度每增加 10米，壓力就增大 1個(gè)大氣壓。潛艇或軍艦須用超強(qiáng)耐腐蝕材料來(lái)制造。 而鈦及其合金長(zhǎng)期浸泡在海水中不被 腐蝕，且由于其沒(méi)有磁性，故用鈦合金制造的艦船，可免受磁性水雷的攻擊。 美國(guó)的深海潛艇就是用鈦合 金制成的，它能夠在 4500米 深海中航行。 鈦合金的性能與應(yīng)用 47 （２）耐熱合金 能在高溫（＞ 700 ℃ ）下工作的金屬，通稱(chēng)為耐熱金屬，“耐熱”是指金屬在高溫下能保持足夠的強(qiáng)度和良好的抗氧化性。它們廣泛地應(yīng)用于制造航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，各種燃?xì)廨啓C(jī)熱端部件，應(yīng)用領(lǐng)域涉及航艇、火車(chē)、汽車(chē)、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)、核反應(yīng)堆等高技術(shù)領(lǐng)域。 耐熱金屬主要集中于周期表的中部， Ⅳ Ｂ、 Ⅴ Ｂ、 Ⅵ Ｂ元素，其中鎢的熔點(diǎn)最高（ 3410 ℃ ），通常將熔點(diǎn)高于鉻（熔點(diǎn) 1903 ℃ ）的金屬，叫做高熔點(diǎn)金屬或難熔金屬。 工業(yè)上常用的高熔點(diǎn)金屬，主要有 Mo、 W、 Nb、 Ta等金屬及其合金，但它們的價(jià)格高，數(shù)量少。常采用合金化的方法提高金屬的耐熱性。即在鋼鐵中添加某些元素，制成耐熱抗氧化的合金鋼，合金元素有 W、 Mo、 Cr、 V、 Nb、 Al、 Si等 48 （２）耐熱合金 耐熱合金目前有鐵基、鈷基、鎳基、鉬基、鈮基、鉭基和鎢基合金等。 鎳鈷合金能耐 1200 ℃ 用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的構(gòu)件 鎳鉻鐵非磁性耐熱合金在 1200 ℃ 時(shí)仍具有高強(qiáng)度、韌性好的特點(diǎn)，可用于航天飛機(jī)的部件和原子反應(yīng)堆的控制棒。 今后方向是尋找耐高溫（ 1000 ℃ 以上）、可長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行（ 10000h以上）、耐腐蝕、高強(qiáng)度等要求的合金材料。 49 形狀記憶合金是一種新的功能金屬材料，用這種合金做成的金屬絲，即使將它揉成一團(tuán)，但只要達(dá)到某個(gè)溫度，它便能在瞬間恢復(fù)原來(lái)形狀。例如，最早研究成功的形狀記憶合金鎳鈦腦 (NiTi合金 )，如果把它加工成 Nitanon字樣，然后加熱到１５０ ℃ 再冷卻，再把字形弄成一團(tuán)，當(dāng)把它加熱到９５ ℃ 時(shí)發(fā)現(xiàn)它又重現(xiàn)了 Nitanon字樣。這種能 “ 記憶 ” 起自己受外力作用而變形前的形狀，并能自動(dòng)恢復(fù)的合金，稱(chēng)為形狀記憶合金。 應(yīng)用 記憶合金鉚釘 緊固件 衛(wèi)星自展天線（鎳 — 鈦） 形狀記憶合金發(fā)動(dòng)機(jī) （ 3）形狀記憶合金 50 形狀記憶合金的這種 “ 記憶 ” 功能，是因?yàn)檫@類(lèi)合金具有馬氏體相變。凡是具有馬氏體相變的合金，將它加熱到相變溫度時(shí)，就能從馬氏體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體結(jié)構(gòu)，完全恢復(fù)原來(lái)的形狀。 形狀記憶合金 具有形狀記憶效應(yīng)的合金現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)很多，主要的有 NiTi體系合金、CuZnAl合金以及 CuAlNi系合金。 近年來(lái)發(fā)現(xiàn)在高分子材料、鐵磁性材料和超導(dǎo)材料中也存在形狀記憶效應(yīng)。 51 形狀記憶合金 由于 NiTi合金具有神奇的形狀記憶性能，因此它在許多工業(yè)和民用部門(mén)發(fā)揮神奇的作用，廣泛地用于衛(wèi)星、航空、生物工程、醫(yī)藥、能源和自動(dòng)化等方面。 在工業(yè)生產(chǎn)中，不同材料管道的連接是非常普遍的，但連接通常比較困難。若用記憶合金管路接頭，問(wèn)題即可解決。只要