生物材料现代研究方法-引言1课件

1、生物材料现代研究方法Modern Research Methods of Biomaterials西南交通大学材料科学与工程学院第一章 绪论材料研究方法的含义材料研究方法的分类应用示例课程简介生物医用材料(Biomedical materials), 简称生物材料(Biomaterials), 是用来对生物体进行诊断、治疗、修复或替换其病损、器官或增进其功能的材料。生物材料其定义随科学技术的发展而演变Any material, natural or man Any material, natural or man-made, that made, that comprises whole or

2、 part of a living comprises whole or part of a living structure or a biomedical device which structure or a biomedical device which performs, augments, or replaces a performs, augments, or replaces a function that has been lost through function that has been lost through disease or injury.工艺Processi

3、ng结构structure-性能property化学成分Chemical composition显微结构Microstructure工艺Processing结构structure性能property性能PropertiesIntrinsicMaterials SelectionCeramicFabrication晶体结构Crystal Structure()(特征Characterization)材料的微结构对于力学性能上的影响Effect of Microstructure on Mechanical Propertyf d-1/2 d-grain size50m10mabMechanica

4、l test: fa fb Mechanical propertyMicroscopic analysis: da db Microstructure 多晶样品的光学显微镜图片OM images of two polycrystalline samples.？范围和特征Scale and Characterization TechniquesXRD,TEM,STM SEMOMGrain IGrain IIValveTurbochargeLarge defects, voids, inclusions by OM; grain and size distribution by either OM

5、 and SEM depending scale; Grain boundary and interface by TEM, Crystal structure by XRD and TEM断裂方式的鉴别Identification of Fracture Mode4mIntergranular fracture20mIntragranular fractureCracksCracksPoresGrain boundary光学显微镜和扫描电子显微镜OM and SEM50m5mGrowthstepOM - 2DSEM 3DBaTiO3扫描隧道显微镜STM - Seeing AtomsSTM i

6、mage showing single-atom defect in iodine（碘） adsorbate lattice on platinum（铂）. 2.5nm scanIron on copper (111)2、研究方法分类材料分析研究方法的种类： 化学成分分析、结构测定、图像分析分析仪器 显微镜：显微组织观察 衍射仪：测定结构 谱仪：分析成分分析仪器主要可分为三个单元 激发源 分析器 检测器化学成分分析结构测定衍射方法: X射线衍射 （X-Ray Diffraction， XRD）;电子衍射（Transmission Electron Microscopy， TEM）光谱方法: 红

7、外光谱;拉曼光谱;紫外光谱显微镜: 光学显微镜扫描电镜;透射电镜结构分析 卢瑟福背散射是通过探测样品表面区靶核弹性散射的离子束进行分析。应用于材料表面与薄膜结构分析。图像分析表面分析扫描电子显微镜下，具有生物活性的多孔金属： 生物组织可长入，提高界面机械固定作用。 降低弹性模量，提高力学相容性。3、应用示例Application评价方法： 微区拉曼设备，其激发波长为514.5nm，激光束斑为5um； 傅立叶红外图谱设备； XPS； 采用AMBIOS XP-2表面轮廓仪来检测薄膜的厚度与线轮廓； 表面接触角测试及表面能计算； 血小板粘附； 内皮细胞培养。编号刻蚀时间掩膜孔尺寸（长 x 宽）含氢碳

8、膜40minC2525 m x 25 mC5050 m x 50 mC100100 m x 100m等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形表面形貌的结果 ell R WidgeC25 well Ridge C50well Ridge C100等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形显微图形的表面形貌及线轮廓扫描图显微拉曼的结果含氢碳膜、显微图形样品C25、C50 和 C100的“井”中区域的拉曼图谱 等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形含氢碳膜、样品C25、C50和C100表面的FTIR图谱等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形

9、及其性能研究-含氢碳膜显微图形FTIR的结果含氢碳膜、样品C25、C50和C100表面的XPS图谱等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形XPS的结果abdc含氢碳膜C25C50C100等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形血小板粘附的结果血小板的数量统计结果血小板的表面形貌egfhabcd培养1天培养3天C25C50C100含氢碳膜等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形内皮细胞培养结果内皮细胞的数量统计结果内皮细胞的表面形貌4、课 程 简 介 本课程全面介绍生物材料的各种研究、测试方法的原理及应用，同时讲述各种分析设备的组

10、成及原理，重点讲述各种分析方法在生物材料研究中的应用。学生掌握各种分析方法的特点、原理，能够应用各种分析方法解决实际研究中遇到的问题，同时通过实验，学生能够正确的分析实验结果，了解设备组成及原理。课程目的Course Objectives对于材料的分析技术有一个基本的了解Basic understanding of materials characterization techniques基本组成和功能basic components and their functions 分析的普通方法Common modes of analysis 这些技术的相关信息和资料Range of informa

11、tion provided by the techniques 技术的最近进展Recent development of the techniques 应用中的重点Emphasis on applications 典型的例子Typical examples and case studies 怎样应用不同的技术解决生产和研究中出现的问题？How to use different techniques to solve different problems in manufacturing and research分析技术 光学显微镜Light (optical) microscopy (LM)

12、or (OM) 扫描电子显微镜Scanning electron microscopy (SEM) 能量色散谱仪Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS) X-射线衍线（XRD）X-ray diffraction (XRD)/X-ray fluorescence (XRF) 透射电子显微镜Transmission electron microscopy (TEM)相关的分析技术-表面分析技术 Surface Characterization Techniques扫描探针显微镜Scanning probe microscopy (AFM & STM) 俄

13、歇电子能谱Auger electron spectroscopy (AES) X-射线光电子能谱X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) 二次离子质谱Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) 卢瑟福背散射能谱Rutherford backscattering spectroscopy (RBS)教学内容 引言（2学时） 光学显微分析技术（2学时） 扫描电子显微镜（4学时） 透射电子显微镜（4学时） 扫描探针显微镜（4学时） X射线衍射（2学时）红外吸收光谱法（2学时）Auger电子能谱（4学时）X射线光电子谱(XPS)（4学时）离子散射谱ISS、Rutherford背散射RBS、二次离子质谱（SIMS）（4学时）1、材料分析测试技术，周 玉, 武高辉编著，哈尔滨 : 哈尔滨工业大学出版社 , 19982.材料研究方法，王培铭;许乾慰主编，北京；科学出版社20053. IN