生物材料的表面和界面.pdf

生物材料的表面和界面 阳范文 生物医学工程系 目 录 表面与界面的基础知识 生物材料的表面和界面 生物材料的表面改性方法 界面理论及其研究方法 生物材料表面改性新进展 1 表面与界面的基础知识 1.1 表面与界面的概念 通常把从凝聚相（固相、液体）过渡到真空的区域称 为表面（surface ）; 从一个相到另一个相之间的区域称为界面(interface). 表界面尺寸：可以是一个原子层或多个原子层，其厚 度随材料的种类不同而不同。 在物质的气、液、固三态中，除了两种气体混合能完 全分散均匀而不能形成界面外，三种相态的组合可构成五 种界面：液－气，液－液，固－气，固－液，固－固。 1.2 固体表面分类 理想表面(ideal surface)； 吸附表面(adsorptive surface) 清洁表面(clean surface)； 具体获得清洁表面的方法： a 高温热处理， b 离子轰击加退火， c 真空解理 d 真空沉积 e 场致蒸发等 必须保持在10 – 10 Pa超高真空以下。 清洁表面原子排列中 断，表面原子受力变化； 表面能变化。 1.3 清洁表面的常见物理化学现象 (a) 表面弛豫(relaxation) 表面附近的点阵常数发生明显的变化。 (b) 重构(rebuilding) 表面原子重新排列，形成不同于体相内部的晶面. (c) 偏析又称偏聚或分凝(segregation) 指化学组成在表面区域的变化但结构不变。 (D)台阶化 (d) 台阶化(steps) 表面附近的点阵常数不变，晶体结构也不变，而形 成相梯度表面。 (e) 形成化合物 指表面化学组成和结构都发生改变，在表面有新相生成. (f) 吸附(adsorption) 指表面存在周围环境中的物种。 分类：物理吸附和化学吸附 (1) 物理吸附 外来原子在固体表面上形成吸附层，由范德华力(Van der Waals)作用力引起，则此吸附称为物理吸附。 特点：物理吸附过程中没有没有电子转移、没有化学 键的生成和破坏，没有原子重排等等，产生吸附的只是范 德华力(定向力/偶极力、诱导力、色散力作用力)。 (2) 化学吸附 外来原子在固体表面上形成吸附层由化学键作用力引 起，则此吸附称为化学吸附。 特点：表面形成化学键；有选择性；需要激活能；吸 附热高（21-42 KJ/mol）。 2 生物材料的表面和界面 2.1 概述 （1）表面和界面的研究意义 体内植入材料的表面与肌体直接接触 组织、细胞、体液直接接触 生物相容性的基本要求 无有害反应：血液反应、组织反应、免疫反应 表面性质的肌体产生影响 影响细胞吸附、增殖和分化等反应 （2）表面改性 表面改性是只改变表面特性而不影响材料整 体性能的方法。 可分为两种形式：一是改变材料表面的化学 成分或结构；二是在原材料表面形成另外一层物 质来达到改变其特性的目的。 表面改性方法：机械方法、物理方法和化学 方法。 （3）材料表面性能的表征 2.2 生物材料的表面物理形态 （1）表面粗糙度r : 实际表面积与光滑表面积之比值 表面粗糙度测定方法简介: 轮廓算数平均偏差(Ra)--arithmetical mean deviation of the profile； 微观不平度十点高度(Rz)--the point height of irregularities； 轮廓最大高度(Ry)--maximum height of the profile