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生物领域用粉末冶金材料
发布时间:2023-12-09
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生物材料的研究及产业化对社会和经济的重大作用正日益受到各国政府、产业界和科技界的高度重视,已被许多国家列入高技术关键新材料发展计划。美国国防部将生物材料列入新材料发展规划中5种高技术关键材料之一。作为生物体部分功能或形态修复的材料称为生物医用材料,简称生物材料。生物医用材料对于挽救生命、救治伤残、提高人类的生活质量具有重要的意义。 

生物材料中的一些医用金属和合金,医用生物陶瓷就属于粉末冶金材料。金属及合金作为人工器官的修复和代用材料已有100多年的历史,应用最多的是治疗运动系统骨骼引起的疾病,如做人工关节、人工骨材料,还有用作牙科中的人工齿根、人工牙等其它硬组织材料,在整形外科中起着重要作用。目前所用的医用合金主要是不锈钢、钴基合金以及钛和钛合金。其中钛和钛合金具有良好的生物相容性,具有与人骨接近的弹性模量,抗疲劳,耐腐蚀,因而受到特别重视。

生物陶瓷是指具有特殊生理行为的一类陶瓷材料,这种材料可用来构成人类骨骼和牙齿的某些部分,可望部分和整体地修复或替换人体的某些组织、器官,以增进其功能。所谓生物陶瓷的特殊生理行为是指生物陶瓷必须满足下述生物学要求:要与生物肌体相容,对生物肌体组织没有毒副作用、刺激、过敏反应,且不会使其突变、畸变和致癌等。生物陶瓷要具有一定的力学要求,不仅要有足够的强度和刚度,不发生灾难性的脆性断裂、疲劳、蠕变和腐蚀破坏等,而且要求其弹性形变应当和被替换的组织相匹配;能和人体其它组织相互结合,有优良的组织亲和性。

 根据生理环境中所发生的生物化学反应,生物陶瓷可分为三种类型:一类是接近于生物惰性的生物陶瓷,如氧化铝、氧化锆及氧化钛陶瓷等,主要用于人工肩关节、膝关节、肘关节、足关节以及能够负重的骨杆和椎体人工骨;另一类是具有表面活性的生物陶瓷,如致密羟基磷灰石陶瓷、生物活性微晶玻璃等;最后一类是可降解吸收的生物陶瓷,如类石膏陶瓷、磷酸钙陶瓷及铝酸钙陶瓷等