生物陶瓷应具备的性能

1生物陶瓷应具备的性能:与生物组织有良好的相容性,有适当的生物力学和生物学性能,具有,具有耐消毒灭菌性能2生物陶瓷的优点由于生物陶瓷是在高温下烧结制成，具有良好的机械强度、硬度；在体内难于溶解，不易氧化、不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒、耐磨，有肯定润滑性能，不易产生疲乏现象。陶瓷的组成范围比较宽，可以依据实际应用的要求设计组成，掌握性能的变化。陶瓷简洁成型，可依据需要制成各种形态和尺寸，如颗粒形、柱节、长骨、领骨、颅骨等。后加工便利，现在陶瓷切割、研磨、抛光等已是成熟的工艺。近年来又进展了可用一般金属加工机床进展车、铣、刨、钻等可切削造的玻璃陶瓷。易于着色，如陶瓷牙可与自然牙媲美，利于整容、美容。3生物陶瓷的种类:生物惰性陶瓷:包括多晶氧化铝陶瓷、单晶氧化铝陶瓷、高密度羟基磷灰石陶瓷、碳素陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等。生物活性陶瓷;(锆-羟基磷灰--羟基磷灰石陶瓷)、磷酸钙玻璃陶瓷可控外表活性陶瓷:是将生物陶瓷作外表涂层后得到具有抗疲乏强度并能与生物组织结合的一种活性陶瓷。目前所应用的无机抗菌材料主要有：载银、铜、锌等抗菌离子的离子型抗菌材料。利用二氧化钛光催化活性的无机抗菌材料。银离子的抗菌机理:接触反响说和催化反响说1〕接触反响说：微量的银离子进入菌体内部，破坏了微生物细胞的呼吸系统及传输系统，引起酶的破坏，从而到达抗菌作用。〔2〕催化反响说：在光的作用下，由于银离子的催化作用，将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧，这种活性氧具有抗菌作用。光催化抗菌材料的抗菌机理当含有紫外线的光照耀到抗菌剂时，产生电子e-〕和空穴h+，产生的电子和空气中的组分反响，生成过氧化氢〔复原反响：e-+O2+H2→H2O2空穴和抗菌剂外表的微量水分反响生成氢氧根〔氧化反响h++H2OH-+H+ 过氧化氢和氢氧团具有杀菌作用，可将有机物分解成二氧化碳和水，因此可将细菌渐渐分解，并具有防污、除臭功能。无机抗菌材料的应用:纤维制品,家庭用品,家用电器,家居环境银系抗菌材料的抗菌性能评价:①抗菌力量：主要通过最低抗菌质量浓度〔MIC、最小杀菌质量浓度〔MBC〕和杀菌率三个指标来评价。MIC是令细菌终止发育或分裂的最低抗菌剂质量浓度，此质量浓度越低，即认为抗菌力量越强。MBC指致使细菌死亡的抗菌剂的最小质量浓度，此质量浓度越小，说明杀菌效果越好。②安全性：应对皮肤无刺激性,我国饮用水标准规定银离子质量浓度0.05mg/L。,③细菌的耐药性：要求能够反复屡次地杀灭同种细菌，即该细菌不产生抗药性④耐光性：银离子在光照条件下，简洁被复原成银，进而被氧化成氧化银而减弱抗菌效果⑤耐热性：抗菌剂往往被作为功能性填料添加，制备出相关产品，故要求其符合制品的加工要求的抗菌力量。抗磁性:H无关。对一些材料χ<0H这种性质的材料称为抗磁材料。顺磁性:对于过渡金属离子或稀土离子，其构造中有未成对电子，就χ>0，材料内部总的感通密度大于外磁场的磁磁材料。铁磁性:H时，能使磁矩趋材料称为铁磁体。反铁磁性:把磁矩反向平行且大小相等的状况称之为反铁磁性，具磁矩的排列混乱，成为顺磁体。把此转化温度称为尼尔温度亚铁磁性:在反铁磁体的磁矩排列中，假设磁矩的大小不一样，没有完全相互抵消时，相减时磁矩不为零，会产生自发磁化，这种物质称为亚铁磁体。磁致伸缩:铁磁性和亚铁磁性材料磁化时，在磁化反向所发生的伸长或缩短现象称为磁致伸缩。磁性陶瓷(magneticceramics)分为含铁(ferrite)的铁氧体陶瓷和不含铁的磁性陶瓷。108Ω·m的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。按其在电场中的极化特性，可分为电绝缘陶瓷〔insulationceramics〕和电容器陶瓷〔capacitorceramics；condenserceramics〕电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，其一般特性是电绝缘性、极化polarizatio〕和介电损耗dielectriclos电介质性能与分类性质，如压电性、铁电性及热释电性的电介质陶瓷，按性质分别称为压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷用于制造电容器的陶瓷材料的性能要求：介电常数要尽可能高。介电常数越高，陶瓷电容器的体积可以做得越小。在高频、高温、高压及其它恶劣环境下稳定牢靠。(3)介质损耗角正切值小。对于高功率陶瓷电容器，能提高无〔4〕1010Ω·m，可保证在高温下工作。〔5〕高的介电强度。敏感陶瓷的分类:热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及离子敏感陶ZnOSiCSnO2TiO2Fe2O3、BaTiO3和SrTiO3等。热敏陶瓷(heatsensitiveceramics)是一类电阻率随温度发生明显变化的材料，用于制作温度传感器、线路温度补偿及稳频等的元件系数NT〔negativetemperaturecoefficienPT〔positivetemperaturecoefficient〕热敏陶瓷；临界温度热敏电阻C.T.R(criticaltemperatureresistor)及线性阻温特性热敏陶瓷四大类。气敏陶瓷〔gasSensitiveCeramics〕可分为半导体式和固体电解质〔solidelectrolyte〕式两大类。其中半导体气敏陶瓷又分为外表效应和体效应两种类型。依据使用材料的成分分，有SnO2、ZnO、Fe2O3、ZrO2等系列。超导体，是指当某种物质冷却到低温时电阻突然变为零，同时物质内部失去磁通成为完全抗磁性的物质。推断材料是否具有超导性，有两个根本的特征：超导电性，指材料在低温下失去电阻的性质；完全抗磁性，指超导体处于外界磁场中，磁力无法穿透，超导体内的磁通为零。超导材料有两个格外重要的性质：超导体的完全导电性。即在超导态下〔在临界温度以下〕电阻为零，电流通过超导体时没有能量的损耗。超导体的完全抗磁性。超导体的完全抗磁性是指超导体处体之外，这种特性也称为迈斯纳效应。测量临界温度有不同的方法:1〕电阻测量法。2〕磁测量法。超导陶瓷的应用输配电。依据超导陶瓷的零电阻的特性，可以无损耗地远距离的输送极大的电流和功率。超导线圈。能制成超导储能线圈，用其制成的储能设备可以长期无损耗地储存能量，而且直接储存电磁能。超导发电机。由于超导陶瓷的电阻为零，因而没有热损耗，可以制造大容量、高效率的超导发电机及磁流体发电机等。超导陶瓷的应用在电力系统方面输配电。依据超导陶瓷的零电阻的特性，可以无损耗地远距离的输送极大的电流和功率。超导线圈。能制成超导储能线圈，用其制成的储能设备可以长期无损耗地储存能量，而且直接储存电磁能。超导发电机。由于超导陶瓷的电阻为零，因而没有热损耗，可以制造大容量、高效率的超导发电机及磁流体发电机等。在交通运输方面制造超导磁悬浮列车〔2〕超导电磁性推动器和空间推动系统。在选矿和探矿等方面在矿冶方面:由于一切物质都具有抗磁性或顺磁性，可以利用超导体来进展选矿和探矿等在环保和医药方面1〕在环保方面可以利用超导体对造纸厂、石油化工厂等的废水进展净化处理。在医药卫生方面，生物体大都具有抗磁性，可以利用超导体作废水处理，以去除细菌、病毒、重金属等毒物。医学上可把磁分别用于将红血球从血浆中分别出。在高能核试验和热核聚变方面利用超导体的强磁场，使粒子加速以获得高能粒子在电子工程方面利用超导体的性质提高电子计算机的运算速度和缩小体积。溶胶〔Sol〕是具有液体特征的胶体体系，分散的粒子是固体或者大1～100nm之间。凝胶〔Gel〕是具有固体特征的胶体体系，被分散的物质形成连续的网状骨架，骨架空隙中充有液体或气体，凝胶中分散相的含量很低，1％～3％之间。溶胶无固定外形固相粒子自由运动凝胶固定外形固相粒子按肯定网架构造固定不能自由移动下将这些原料均匀混合，并进展水解、缩合化学反响，在溶液中形成络构造的凝胶，凝胶网络间布满了失去流淌性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过枯燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚构造的材料。溶胶-凝胶(简称Sol-Gel)法是以金属醇盐的水解和聚合反响为根底的。Sol-Gel技术关键就在掌握条件发生水解、缩聚反响形成溶胶、凝胶。溶胶－凝胶合成生产设备;电力搅拌溶胶;磁力搅拌器溶胶溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料；反响过程易掌握，可以调控凝胶的微观构造。大大增加多元组分体系化学均匀性材料可掺杂范围宽，化学计量准，易于改性。产物纯度高等具有制备工艺简洁、无需昂贵的设备水热法(HydrothermalSynthesis)，是指在特制的密闭反响器〔高压釜〕中，承受水溶液作为反响体系，通过对反响体系加热、加压(或自生蒸气压，制造一个相对高温、高压的反响环境，使得通常难溶或不法。SolvothermalSynthesi，承受类似于水热法的原理，以制备在水溶液中无法长成，易氧化、易水解或对水敏感的材料，制溶解-结晶”机制原位结晶”机制水热与溶剂热合成的生产设备：高压釜水热与溶剂热合成存在的问题无法观看晶体生长和材料合成的过程，不直观。严格、本钱高。存在极大的安全隐患。气固界面上经化学反响形成固态沉积物的技术在固体外表上生成薄膜、晶须和晶粒；在气体中生成粒子CVD装置；气相反响室；加热系统；气体掌握系统；排气系统内总压和气体总流速；反响系统装置的因素；原材料的纯度自集中高温合成是利用反响物之间高的化学反响热的自加热和自传种方法。SHS技术优点；1)节约时间，能源利用充分；(2)设备、工艺简洁；产品纯度高〔由于SHS能产生高温，某些不纯物质蒸发掉了100%；不仅能生产粉末，假设同时施加压力，还可以得到高密度的燃烧产品；产量高〔由于反响速度快等离子体烧结优点烧结速度快；改进陶瓷显微构造和提高材料的性能等离子体：等离子体是除固液气的第四种状态，是指电离程度高，电荷相反数量相等的分子SPS已广泛应用于纳米材料、梯度功能材料、金属材料、电磁材料、复合材料、陶瓷材料等的制备。粉体〔powder体，是气、液、固三相之外的所谓第四相。的固态根本颗粒。一次颗粒――指没有积存、絮联等构造的最小单元的颗粒。二次颗粒――指存在有在肯定程度上团聚了的颗粒。团聚――一次颗粒之间由于各种力的作用而聚拢在一起成为二次颗粒的现象。曲线、平均粒径、标准偏差、分布宽度等。频率分布――表示与各个粒径相对应的粒子占全部颗粒的百分含量。〔或大于某一粒径的粒子占全部颗粒的百分含量，累积分布是频率分布的积分形式。空隙量的表示方法有：1〕表观密度〔apparentdensity〕,即单位体积粉体层的质量。2〕气孔率〔porosity〕,即粉体层中空隙局部所占的容积率。粉体粒度测定方法；1、X射线小角度散射法2、X射线衍射线线宽法3、沉降法4、激光散射法5、比外表积法6、显微镜分析法粉体的制备方法一般来说有两种；1〕粉碎法是由粗颗粒来获得细粉合成法；是由离子、原子、分子通过反响、成核与生长、收集、后处理来获得微细颗粒的方法煅烧的主要目的：①去除原料中易挥发的杂质、化学结合和物理吸附的水分、气体、有机物等，从而提高原料的纯度。高产品的合格率。③完成同质异晶的晶型转变，形成稳定的结晶相，如γ-Al2O3煅烧成α-Al2O3配料是否均匀混合；1〕加料的次序2〕加料的方法：3〕球磨筒的使用粘结剂：能粘结粉料，如聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素等造粒的方法；A.B.加压造粒法C喷雾枯燥法D.冻结枯燥法：热压铸成型纸杯中水为什么不能过多？这是由于粉料内含水量大于1%时，水分会阻碍粉料与石蜡完全浸润，粘度增大，难以成型。另成封闭气孔，性能变坏。排蜡的过程：排蜡是将坯体埋入保护粉料〔如煅烧过的工业Al2O3，此保护粉料又称吸附剂〕中，在升温过程中，石蜡会熔化、集中，但有吸附剂支持着坯体。当温度连续上升，石蜡挥发、燃烧完全，而坯生反响，又不发生粘结，而且坯体具有肯定的强度。900~1100℃。假设温度太低，粉料之间无肯定的烧结消灭，不具有肯定的机械强度，坯体松散，无法进展后续的工序；假设温度偏高，直至完全烧结，则会消灭严峻的粘结，难以清理坯体的外表。排蜡后的坯体要清理外表的吸附剂，然后再进展烧结。加热搅拌熔融目的：1、使白蜡与黄蜡混合均匀2、把水分除去3、熔融状态时过筛除去不熔杂质假设干压成型中加压速度过快，保压时间过短，气体不易排出。同样抱负的坯体质量。假设加压速度过慢，保压时间过长，使得生产效率降低，也是没有必要的。因此，依据坯体的大小、厚薄和外形来调整加压速度和保压时间。一般对于大型、壁厚、高度大、外形较为简单的产品，开头加压宜慢，中间可快，后期宜慢，并有肯定的保压时间。对于小型薄片坯体，加压速度可以适当快些，以提高其生产效率。干压成型的优缺点：优点：1〕具有工艺简洁，操作便利，周期短，效率高，便于实行自动化生产；2〕其成型的坯体密度大，尺寸准确，收缩小，机械强度高等。缺点：1〕对大型坯体生产有困难，模具磨损大、加工简单、本钱高；2〕加压只能上下加压，压力分布不均，致密度不均，收缩不均，会产生开裂、分层等现象。烧结：指多孔状陶瓷坯体在高温条件下，外表积减小、孔隙率降低、机械性能提高的致密化过程。陶瓷的烧结，可以分为固相烧结和液相烧结低温烧结;1、引入添加剂2、压力烧结〔3、使用易于烧结的粉料热压烧结使用最广泛的模型材料是石墨热等静压烧结特点〔1〕陶瓷材料的致密化可以在比无压烧结或热压烧结低得多的温度下完成，可以有效地抑制材料在高温下发生很多不利的反响或变化2〕能够在削减甚至无烧结添加剂的条件下，制备出微观构造均匀且几乎不含气孔的致密陶瓷烧结体；可以削减乃至消退烧结体中的剩余气孔，愈合外表裂纹，从而提高陶瓷材料的密度、强度；能够准确掌握产品的尺寸与外形，而不必使用费用高的金刚石切割加工，抱负条件下产品无外形转变。微波烧结优点①整体加热②能实现空间选择性烧结。③升温速度快，烧