【正文】 壓磁材料主要用作電磁能與機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的換能器，作磁致伸縮元件用于超聲。 2021/11/10 88 用于人體組織和器官的修復(fù)并代行其功能的人造材料稱為 生物材料 或 生物醫(yī)學(xué)材料 。從醫(yī)用的角度來看，生物材料屬功能材料范疇。對生物材料的要求既不同于醫(yī)藥，更不同于普通工業(yè)材料，具有其特殊性。 四、主要功能陶瓷 2021/11/10 89 1) 生物陶瓷的必要條件 生物學(xué)條件： (1)生物相容性好，對機(jī)體無免疫排異反應(yīng)，種植體不致引起周圍組織產(chǎn)生局部或全身性反應(yīng)，最好能與骨形成化學(xué)結(jié)合，具有生物活性； (2)對人體無毒、無刺激、無致畸、致敏、致突變和致病作用； (3)無溶血、凝血反應(yīng)。 2021/11/10 90 化學(xué)條件 ： (1)在體內(nèi)長期穩(wěn)定、不分解、不變質(zhì)； (2)耐侵蝕，不產(chǎn)生有害降解產(chǎn)物： (3)不產(chǎn)生吸水膨潤、軟化變質(zhì)等變化。 2021/11/10 91 力學(xué)條件： (1)具有足夠的靜態(tài)強(qiáng)度，如抗彎、抗壓、拉伸、剪切等； (2)具有適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ亢陀捕龋? (3)耐疲勞、摩擦、磨損、有潤滑性能。 2021/11/10 92 其它： (1)具有良好的孔隙度、體液及軟硬組織易于長入： (2)易加工成型，使用操作方便； (3)熱穩(wěn)定性好，高溫消毒不變質(zhì)。 2021/11/10 93 2) 生物陶瓷的特點(diǎn) 首先，由于它是在高溫下燒結(jié)制成，其結(jié)構(gòu)中包含著鍵強(qiáng)很大的離子鍵和共價(jià)鍵，所以它不僅具有良好的機(jī)械強(qiáng)度、硬度，而且在體內(nèi)難溶解，不易腐蝕變質(zhì)，熱穩(wěn)定性好。便于加熱消毒，耐磨性能好，不易產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，滿足種植學(xué)的要求。 2021/11/10 94 第三，陶瓷成型容易，可以根據(jù)使用要求，制成各種形態(tài)和尺寸，如顆粒型、柱形、管形；致密型或多孔型．也可制成骨螺釘、骨夾板；制成牙根、關(guān)節(jié)、長骨、頜骨、顱骨等。第四，通常認(rèn)為陶瓷燒成后很難加工，但是隨著加工裝備及技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在陶瓷的切削、研磨、拋光等已是成熟的工藝。 其次、陶瓷的組成范圍比較寬，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求設(shè)計(jì)組成，控制性能變化。 2021/11/10 95 近年來又發(fā)現(xiàn)了可以用普通金屬加工機(jī)床進(jìn)行車、銑、刨、鉆孔等的可切削性生物陶瓷，利用玻璃陶瓷結(jié)晶化之前的高溫流動(dòng)性，制成了鑄造玻璃陶瓷。 用這種陶瓷制作的人工牙冠，不僅強(qiáng)度好，而且色澤與天然牙相似。 2021/11/10 96 3) 舉例 a. 氧化鋁 植入材料中氧化鋁是一種一直使用得很滿意的實(shí)用生物材料。 視制造方法的不同，有單晶氧化鋁、多晶氧化鋁和多孔質(zhì)氧化鋁三種產(chǎn)物。 2021/11/10 97 氧化鋁生物相容性良好，在人體內(nèi)穩(wěn)定性高，機(jī)械強(qiáng)度較大，單晶氧化鋁 C軸方向具有相當(dāng)高的抗彎強(qiáng)度(1300MPa)，因而臨床上用來制作人工骨、人工牙根、人工關(guān)節(jié)和固定骨折用的螺栓。 2021/11/10 98 但是，氧化鋁也存在幾個(gè)問題 : (1)與骨不發(fā)生化學(xué)結(jié)合，時(shí)間一長，骨固定會(huì)發(fā)生松 弛； (2)機(jī)械強(qiáng)度不十分高； (3)楊氏模量過高 (380GPa)； (4)摩擦系數(shù)和磨耗速度不低。 2021/11/10 99 為把氧化鋁陶瓷牢固地固定在骨頭上，可把陶瓷制成多孔質(zhì)形態(tài)，使骨頭長入陶瓷空隙，但這樣會(huì)降低陶瓷的機(jī)械強(qiáng)度。 使用在金屬表面形成多孔性氧化鋁薄層的復(fù)合法，既能保證強(qiáng)度又能形成多孔性。 2021/11/10 100 部分穩(wěn)定化的氧化鋯和氧化鋁一樣，生物相容性良好，在人體內(nèi)穩(wěn)定性高，而且比氧化鋁的斷裂韌性值更高，耐磨性也更為優(yōu)良，用作生物材料有利于減小植入物的尺寸和實(shí)現(xiàn)低摩擦、磨損，因而在人工牙根和人工股關(guān)節(jié)制造方面的應(yīng)用引人注目。 碳素材料石墨質(zhì)輕而且具有良好的潤滑性和抗疲勞特性，彈性模數(shù)與致密的人骨大小相同，在人體內(nèi)不發(fā)生反應(yīng)和溶解，生物親和性良好，耐蝕，對人體組織的力學(xué)刺激小，因而是一種優(yōu)良的生物材料。 2021/11/10 101 1976年美國和日本發(fā)表了高密度羥基磷灰石多晶的研究結(jié)果。羥基磷灰石能與骨直接化學(xué)結(jié)合，其抗彎強(qiáng)度為200MPa，壓縮強(qiáng)度為 200MPa，楊氏彈性模量為1000MPa 。 1985年，美國將其制成顆粒狀用作齒槽骨的填充材料。 日本將其制成多孔狀用作額骨、顴骨、鼻軟骨等的填補(bǔ)材料，致密的羥基磷灰石制成人工耳小骨。 2021/11/10 102 1983年，德國研制成一種使金云母在磷灰中析出形成的結(jié)晶化玻璃。 這種結(jié)晶化玻璃不僅能與骨直接化學(xué)結(jié)合，而且機(jī)械強(qiáng)度高，切削加工性能優(yōu)良．可成為骨代替材料。 2021/11/10 103 超導(dǎo)體得天獨(dú)厚的特性，使它可能在各種領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而由于它難于擺脫笨重而昂貴的制冷包袱，無論從技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上和資源上都限制了超導(dǎo)材料的應(yīng)用，多少年來人們一直在積極地探索新的高溫超導(dǎo)體。 1986年以來，超導(dǎo)領(lǐng)域發(fā)生了戲劇性的變化，高溫超導(dǎo)體的研究取得了重大的突破。當(dāng)時(shí)世界上掀起了一股以研究金屬氧化物陶瓷材料為對象，以尋找高溫臨界溫度超導(dǎo)體為目標(biāo)的“ 超導(dǎo)熱 ” ，全世界有 260多個(gè)實(shí)驗(yàn)小組參加了這場競賽。科學(xué)家們爭分奪秒，不斷創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)新紀(jì)錄，在超導(dǎo)研究的競技場上出現(xiàn)了你追我趕的局面。 四、主要功能陶瓷 2021/11/10 104 (1)晶體結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的低維特點(diǎn)，三個(gè)晶格常數(shù)往往相差34倍； (2)輸運(yùn)系數(shù) (電導(dǎo)率、熱導(dǎo)率等 )具有明顯的各向異性； (3)磁場穿透深度遠(yuǎn)大于相干長度，是第二類超導(dǎo)體； (4)載流子濃度低，且多為空穴型導(dǎo)電； 一、特征 2021/11/10 105 (5)同位素效應(yīng)不顯著。 (6)邁斯納效應(yīng)不完全； (7)隧道實(shí)驗(yàn)表明能隙存在，且為庫柏型配對。 2021/11/10 106 二、材料舉例 ?日本科學(xué)家成功地使鉍系氧化物超導(dǎo)體線材化，芯體由 1330條超導(dǎo)線材集束而成，臨界溫度為 102K，不加磁場時(shí)，在液氮溫度下，所測臨界電流密度為 1000－ 2021A／ cm2。線材厚度 ，寬 ，斷面呈扁平形狀。 2021/11/10 107 ?日本住友電氣工業(yè)公司開發(fā)出長度達(dá) 60m的高溫超導(dǎo)線材。 該線材料是在鉍系高溫超導(dǎo)物質(zhì)外覆蓋銀后，燒制成寬 4mm，厚 。 目前已成功地完成使電流從一端流向另一端的通電試驗(yàn)。 在攝氏零下 256度時(shí)流過電流的絕對值為 ，電流密度為 2450A／ cm2，已達(dá)到實(shí)用化的水平。 2021/11/10 108 ?朱經(jīng)武領(lǐng)導(dǎo)的休斯敦大學(xué)研究小組，成功地把高溫超導(dǎo)體制成了棒材，這種棒材能夠載大電流，從而朝著使這項(xiàng)新技術(shù)達(dá)到實(shí)用化方向邁進(jìn)了一大步。 該小組開發(fā)出一種“連續(xù)制造法”，應(yīng)用此法有可能制造出各種規(guī)格的超導(dǎo)體，諸如片狀、棒狀、線狀，甚至厚膜。新的超導(dǎo)棒材最大的載流能力約為 60000A/cm2，足以驅(qū)動(dòng)某些發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)。