生物材料現(xiàn)代研究方法引言

生物材料現(xiàn)代研究方法ModernResearchMethodsofBiomaterials西南交通大學材料科學與工程學院現(xiàn)在是1頁\一共有41頁\編輯于星期三第一章緒論材料研究方法的含義材料研究方法的分類應用示例課程簡介現(xiàn)在是2頁\一共有41頁\編輯于星期三生物醫(yī)用材料(Biomedicalmaterials),簡稱生物材料(Biomaterials),是用來對生物體進行診斷、治療、修復或替換其病損、器官或增進其功能的材料。生物材料－－其定義隨科學技術的發(fā)展而演變現(xiàn)在是3頁\一共有41頁\編輯于星期三Anymaterial,naturalormanAnymaterial,naturalorman-made,thatmade,thatcompriseswholeorpartofalivingcompriseswholeorpartofalivingstructureorabiomedicaldevicewhichstructureorabiomedicaldevicewhichperforms,augments,orreplacesaperforms,augments,orreplacesafunctionthathasbeenlostthroughfunctionthathasbeenlostthroughdiseaseorinjury.現(xiàn)在是4頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是5頁\一共有41頁\編輯于星期三1、材料研究方法的含義

廣義：技術路線、實驗技術、數(shù)據(jù)分析。

狹義：測試材料組成和結構的儀器、方法。

例如：X射線衍射分析

電子顯微分析

熱分析

光譜分析

表面分析等現(xiàn)在是6頁\一共有41頁\編輯于星期三工藝Processing–結構structure-性能property化學成分Chemicalcomposition顯微結構Microstructure工藝Processing結構structure性能property性能PropertiesIntrinsicMaterialsSelectionCeramicFabrication晶體結構CrystalStructure()(特征Characterization)現(xiàn)在是7頁\一共有41頁\編輯于星期三材料的微結構對于力學性能上的影響EffectofMicrostructureonMechanicalPropertyf

d-1/2d-grainsize50m10ma bMechanicaltest: fa

>

fbMechanicalpropertyMicroscopicanalysis: da

<dbMicrostructure

多晶樣品的光學顯微鏡圖片OMimagesoftwopolycrystallinesamples.？？現(xiàn)在是8頁\一共有41頁\編輯于星期三材料結構與研究方法材料結構層次結構：材料系統(tǒng)內各組成單元之間的相互聯(lián)系和相互作用方式?，F(xiàn)在是9頁\一共有41頁\編輯于星期三范圍和特征ScaleandCharacterizationTechniquesXRD,TEM,STM

SEM OMGrainIGrainIIValveTurbochargeLargedefects,voids,inclusionsbyOM;grainandsizedistributionbyeitherOMandSEMdependingscale;GrainboundaryandinterfacebyTEM,CrystalstructurebyXRDandTEM現(xiàn)在是10頁\一共有41頁\編輯于星期三斷裂方式的鑒別IdentificationofFractureMode4mIntergranularfracture20mIntragranularfractureCracksCracksPoresGrainboundary現(xiàn)在是11頁\一共有41頁\編輯于星期三光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡OMandSEM50m5mGrowthstepOM-2DSEM–3DBaTiO3現(xiàn)在是12頁\一共有41頁\編輯于星期三SEMOM現(xiàn)在是13頁\一共有41頁\編輯于星期三掃描隧道顯微鏡STM-SeeingAtomsSTMimageshowingsingle-atomdefectiniodine（碘）adsorbatelatticeonplatinum（鉑）.2.5nmscanIrononcopper(111)現(xiàn)在是14頁\一共有41頁\編輯于星期三2、研究方法分類材料分析研究方法的種類：化學成分分析、結構測定、圖像分析

分析儀器

顯微鏡：顯微組織觀察

衍射儀：測定結構

譜儀：分析成分

分析儀器主要可分為三個單元

激發(fā)源

分析器

檢測器現(xiàn)在是15頁\一共有41頁\編輯于星期三化學成分分析:

化學成分的表征包括元素成分分析和微區(qū)成分分析。所用儀器包括：光譜色譜熱譜表面分析譜原子吸收光譜、質譜等（紫外光譜、紅外光譜、熒光光譜、激光拉曼光譜等）（氣相色譜、液相色譜）（差熱分析、熱重分析等）（X射線光電子能譜、俄歇電子能譜、電子探針等）現(xiàn)在是16頁\一共有41頁\編輯于星期三化學成分分析現(xiàn)在是17頁\一共有41頁\編輯于星期三結構測定衍射方法:X射線衍射（X-RayDiffraction，XRD）;電子衍射（TransmissionElectronMicroscopy，TEM）光譜方法:紅外光譜;拉曼光譜;紫外光譜顯微鏡:光學顯微鏡掃描電鏡;透射電鏡現(xiàn)在是18頁\一共有41頁\編輯于星期三結構分析

盧瑟福背散射是通過探測樣品表面區(qū)靶核彈性散射的

離子束進行分析。應用于材料表面與薄膜結構分析。現(xiàn)在是19頁\一共有41頁\編輯于星期三圖像分析現(xiàn)在是20頁\一共有41頁\編輯于星期三表面分析現(xiàn)在是21頁\一共有41頁\編輯于星期三掃描電子顯微鏡下，具有生物活性的多孔金屬：生物組織可長入，提高界面機械固定作用。降低彈性模量，提高力學相容性。3、應用示例Application現(xiàn)在是22頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是23頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是24頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是25頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是26頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是27頁\一共有41頁\編輯于星期三評價方法：

微區(qū)拉曼設備，其激發(fā)波長為514.5nm，激光束斑為5um；傅立葉紅外圖譜設備；XPS；采用AMBIOSXP-2表面輪廓儀來檢測薄膜的厚度與線輪廓；表面接觸角測試及表面能計算；血小板粘附；內皮細胞培養(yǎng)。編號刻蝕時間掩膜孔尺寸（長x寬）含氫碳膜40minC2525μmx25μmC5050μmx50μmC100100μmx100μm等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形現(xiàn)在是28頁\一共有41頁\編輯于星期三表面形貌的結果

ell

R

WidgeC25

well

Ridge

C50well

Ridge

C100等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形顯微圖形的表面形貌及線輪廓掃描圖現(xiàn)在是29頁\一共有41頁\編輯于星期三顯微拉曼的結果含氫碳膜、顯微圖形樣品C25、C50和C100的“井”中區(qū)域的拉曼圖譜等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形現(xiàn)在是30頁\一共有41頁\編輯于星期三含氫碳膜、樣品C25、C50和C100表面的FTIR圖譜等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形FTIR的結果現(xiàn)在是31頁\一共有41頁\編輯于星期三含氫碳膜、樣品C25、C50和C100表面的XPS圖譜等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形XPS的結果現(xiàn)在是32頁\一共有41頁\編輯于星期三abdc含氫碳膜C25C50C100等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形血小板粘附的結果血小板的數(shù)量統(tǒng)計結果血小板的表面形貌現(xiàn)在是33頁\一共有41頁\編輯于星期三

egfhabcd培養(yǎng)1天培養(yǎng)3天C25C50C100含氫碳膜等離子體刻蝕制備薄膜表面顯微圖形及其性能研究-含氫碳膜顯微圖形內皮細胞培養(yǎng)結果內皮細胞的數(shù)量統(tǒng)計結果內皮細胞的表面形貌現(xiàn)在是34頁\一共有41頁\編輯于星期三現(xiàn)在是35頁\一共有41頁\編輯于星期三4、課程簡介

本課程全面介紹生物材料的各種研究、測試方法的原理及應用，同時講述各種分析設備的組成及原理，重點講述各種分析方法在生物材料研究中的應用。學生掌握各種分析方法的特點、原理，能夠應用各種分析方法解決實際研究中遇到的問題，同時通過實驗，學生能夠正確的分析實驗結果，了解設備組成及原理?，F(xiàn)在是36頁\一共有41頁\編輯于星期三課程目的CourseObjectives對于材料的分析技術有一個基本的了解Basicunderstandingofmaterials

characterizationtechniques基本組成和功能basiccomponentsandtheirfunctions

分析的普通方法Commonmodesofanalysis

這些技術的相關信息和資料Rangeofinformationprovidedbythetechniques

技術的最近進展Recentdevelopmentofthetechniques

應用中的重點Emphasisonapplications

典型的例子Typicalexamplesandcasestudies

怎樣應用不同的技術解決生產和研究中出現(xiàn)的問題？Howtousedifferenttechniquestosolvedifferentproblemsinmanufacturingandresearch現(xiàn)在是37頁\一共有41頁\編輯于星期三分析技術

光學顯微鏡Light(optical)microscopy(LM)or(OM)

掃描電子顯微鏡Scanningelectronmicroscopy(SEM)

能量色散譜儀EnergydispersiveX-rayspectroscopy(EDS)X-射線衍線（XRD）X-raydiffraction(XRD)/X-rayfluorescence(XRF)

透射電子顯微鏡Transmissionelectronmicroscopy(TEM)現(xiàn)在是38頁\一共有41頁\編輯于星期三相關的分析技術---表面分析技術

SurfaceCharacterizationTechniques掃描探針顯微鏡Scanningprobemicroscopy(AFM&STM)

俄歇電子能譜Augerelectronspectroscopy(AES)X-射線光電子能譜X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)

二次離子質譜Secondaryionmassspectroscopy(SIMS)

盧瑟福背散射能譜Rutherfordbackscatteringspectroscopy(