生物材料现代研究方法引言

生物材料现代研究方法ModernResearchMethodsofBiomaterials西南交通大学材料科学与工程学院目前一页\总数四十一页\编于二十点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目前二页\总数四十一页\编于二十点生物医用材料(Biomedicalmaterials),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目前三页\总数四十一页\编于二十点Anymaterial,naturalormanAnymaterial,naturalorman-made,thatmade,thatcompriseswholeorpartofalivingcompriseswholeorpartofalivingstructureorabiomedicaldevicewhichstructureorabiomedicaldevicewhichperforms,augments,orreplacesaperforms,augments,orreplacesafunctionthathasbeenlostthroughfunctionthathasbeenlostthroughdiseaseorinjury.目前四页\总数四十一页\编于二十点目前五页\总数四十一页\编于二十点1、材料研究方法的含义

广义：技术路线、实验技术、数据分析。

狭义：测试材料组成和结构的仪器、方法。

例如：X射线衍射分析

电子显微分析

热分析

光谱分析

表面分析等目前六页\总数四十一页\编于二十点工艺Processing–结构structure-性能property化学成分Chemicalcomposition显微结构Microstructure工艺Processing结构structure性能property性能PropertiesIntrinsicMaterialsSelectionCeramicFabrication晶体结构CrystalStructure()(特征Characterization)目前七页\总数四十一页\编于二十点材料的微结构对于力学性能上的影响EffectofMicrostructureonMechanicalPropertyf

d-1/2d-grainsize50m10ma bMechanicaltest: fa

>

fbMechanicalpropertyMicroscopicanalysis: da

<dbMicrostructure

多晶样品的光学显微镜图片OMimagesoftwopolycrystallinesamples.？？目前八页\总数四十一页\编于二十点材料结构与研究方法材料结构层次结构：材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。目前九页\总数四十一页\编于二十点范围和特征ScaleandCharacterizationTechniquesXRD,TEM,STM

SEM OMGrainIGrainIIValveTurbochargeLargedefects,voids,inclusionsbyOM;grainandsizedistributionbyeitherOMandSEMdependingscale;GrainboundaryandinterfacebyTEM,CrystalstructurebyXRDandTEM目前十页\总数四十一页\编于二十点断裂方式的鉴别IdentificationofFractureMode4mIntergranularfracture20mIntragranularfractureCracksCracksPoresGrainboundary目前十一页\总数四十一页\编于二十点光学显微镜和扫描电子显微镜OMandSEM50m5mGrowthstepOM-2DSEM–3DBaTiO3目前十二页\总数四十一页\编于二十点SEMOM目前十三页\总数四十一页\编于二十点扫描隧道显微镜STM-SeeingAtomsSTMimageshowingsingle-atomdefectiniodine（碘）adsorbatelatticeonplatinum（铂）.2.5nmscanIrononcopper(111)目前十四页\总数四十一页\编于二十点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

检测器目前十五页\总数四十一页\编于二十点化学成分分析:

化学成分的表征包括元素成分分析和微区成分分析。所用仪器包括：光谱色谱热谱表面分析谱原子吸收光谱、质谱等（紫外光谱、红外光谱、荧光光谱、激光拉曼光谱等）（气相色谱、液相色谱）（差热分析、热重分析等）（X射线光电子能谱、俄歇电子能谱、电子探针等）目前十六页\总数四十一页\编于二十点化学成分分析目前十七页\总数四十一页\编于二十点结构测定衍射方法:X射线衍射（X-RayDiffraction，XRD）;电子衍射（TransmissionElectronMicroscopy，TEM）光谱方法:红外光谱;拉曼光谱;紫外光谱显微镜:光学显微镜扫描电镜;透射电镜目前十八页\总数四十一页\编于二十点结构分析

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。目前十九页\总数四十一页\编于二十点图像分析目前二十页\总数四十一页\编于二十点表面分析目前二十一页\总数四十一页\编于二十点扫描电子显微镜下，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目前二十二页\总数四十一页\编于二十点目前二十三页\总数四十一页\编于二十点目前二十四页\总数四十一页\编于二十点目前二十五页\总数四十一页\编于二十点目前二十六页\总数四十一页\编于二十点目前二十七页\总数四十一页\编于二十点评价方法：

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AMBIOSXP-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）含氢碳膜40minC2525µmx25µmC5050µmx50µmC100100µmx100µm等离子体刻蚀制备薄膜表面显微图形及其性能研究-含氢碳膜显微图形目前二十八页\总数四十一页\编于二十点表面形貌的结果

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目前二十九页\总数四十一页\编于二十点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-含氢碳膜显微图形目前三十页\总数四十一页\编于二十点含氢碳膜、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及其性能研究-含氢碳膜显微图形FTIR的结果目前三十一页\总数四十一页\编于二十点含氢碳膜、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的结果目前三十二页\总数四十一页\编于二十点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目前三十三页\总数四十一页\编于二十点

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目前三十四页\总数四十一页\编于二十点目前三十五页\总数四十一页\编于二十点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。目前三十六页\总数四十一页\编于二十点课程目的CourseObjectives对于材料的分析技术有一个基本的了解Basicunderstandingofmaterials

characterizationtechniques基本组成和功能basiccomponentsandtheirfunctions

分析的普通方法Commonmodesofanalysis

这些技术的相关信息和资料Rangeofinformationprovidedbythetechniques

技术的最近进展Recentdevelopmentofthetechniques

应用中的重点Emphasisonapplications

典型的例子Typicalexamplesandcasestudies

怎样应用不同的技术解决生产和研究中出现的问题？Howtousedifferenttechniquestosolvedifferentproblemsinmanufacturingandresearch目前三十七页\总数四十一页\编于二十点分析技术

光学显微镜Light(optical)microscopy(LM)or(OM)

扫描电子显微镜Scanningelectronmicroscopy(SEM)

能量色散谱仪EnergydispersiveX-rayspectroscopy(EDS)X-射线衍线（XRD）X-raydiffraction(XRD)/X-rayfluorescence(XRF)

透射电子显微镜Transmissionelectronmicroscopy(TEM)目前三十八页\总数四十一页\编于二十点相关的分析技术---表面分析技术

SurfaceCharacterizationTechniques扫描探针显微镜Scanningprobemicroscopy(AFM&STM)

俄歇电子能谱Augerelectronspectroscopy(AES)X-射线光电子能谱X-rayphotoelectronspectroscopy(XPS)

二次离子质谱Secondaryionmassspectroscopy(SIMS)

卢瑟福背散射能谱Rutherfordbackscatteringspectroscopy(RB