生物材料学--ppt课件

《生物材料学--ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《生物材料学--ppt课件（156页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、生物材料学生物材料学什么是生物材料学？什么是生物材料学？生物材料学是以生物材料学是以化学和医学为化学和医学为基础，研究基础，研究生物材料生物材料及其与及其与生生物环境相互作用物环境相互作用的科学。的科学。生物学生物学材料学材料学生物材料学生物材料学2PPT课件课程安排课程安排l生物材料概论生物材料概论 l材料的基本结构和性能材料的基本结构和性能l蛋白质蛋白质 l结构多糖及生物软组织结构多糖及生物软组织 l医用生物材料医用生物材料 l纳米生物材料纳米生物材料 l药物控释系统及其载体材料药物控释系统及其载体材料l生物矿物及生物矿化原理生物矿物及生物矿化原理 l生物相容性生物相容性 l生物材料前沿专

2、题生物材料前沿专题 3PPT课件崔福斋崔福斋 编著编著 北京：清华大学出北京：清华大学出 版社版社.2004。主要参考书主要参考书4PPT课件参考书参考书5PPT课件课程考核方式及成绩评定课程考核方式及成绩评定 l本课程采用平时考核，期末考试，综合评定学生成绩。平时出勤，课堂表现及作业占40%、考试成绩占60%。6PPT课件第一章第一章 生物材料学概论生物材料学概论l1-1 生物材料学的发展l1-2 生物材料学的范围l1-3 天然生物材料的特性l1-4 材料的生物性能l1-5 生物医用材料的研究和发展要求重点掌握生物材料的定义及特性。7PPT课件生物材料生物材料8PPT课件隐形眼睛隐形眼睛假牙

3、假牙假肢假肢生物材料生物材料9PPT课件生物材料生物材料人造心脏人造心脏人造关节人造关节人工肾人工肾10PPT课件1-1 生物材料学的发展生物材料学的发展公元3500年前：古埃及人就开始利用棉纤维、马鬃棉纤维、马鬃作缝合线缝合伤口；印第安人则使用木片木片修补受伤的颅骨。公元2500年前：中国和埃及的墓葬中就发现有假牙、假牙、假鼻假鼻和和假耳假耳。那时的人类很早就用黄金黄金来修复缺损的牙齿，并沿用至今。20世纪初，高分子材料开始得到应用。牙科医学中开始应用聚甲基丙烯酸甲脂聚甲基丙烯酸甲脂（PMMA)。开始试验用聚聚乙烯乙烯塑料制造血管替代材料。用涤纶涤纶仿造动脉血管。20世纪60年代初，用高分子

4、聚乙烯聚乙烯和不锈钢不锈钢制成的人工髋关节被植入人体并取得成功。20世纪60年代末和70年代初，在美国克莱姆森大学举行的生物材料讨论会上“biomaterial”一词开始被普遍使用。早期早期发展时期发展时期11PPT课件飞速发展时期飞速发展时期20世纪末，以纳米科技为首的物理、化学的科技迅猛发展，极大的带动了生物材料的研究和发展，使得生物材料进入了全新的飞速发展时期，产生了，如药物释放、生物传感器、人工器官、仿生材料、智能材料、生物医学材料等的多学科交叉、多应用前景的发展局面。药物释放载体纳米机器人自清洁玻璃12PPT课件中国生物材料委员会(Chinese Committee For Biom

5、aterials,缩写为CCBM 成立于1996年，由中国材料研究学会、中国生物医学工程学会、中华医学会等10个与生物材料相关的全国学会派出代表组成，挂靠依托于四川大学的国家生物医学材料工程技术研究中心。13PPT课件l生物材料的两种定义，一种是指生物材料的两种定义，一种是指天然生物材料天然生物材料（biological biological materials)materials),也就是由生物过程形也就是由生物过程形成的材料，如结构蛋白（胶原纤成的材料，如结构蛋白（胶原纤维、蚕丝等维、蚕丝等)、生物矿物（骨、牙、生物矿物（骨、牙、贝壳等）和复合纤维（木材，竹贝壳等）和复合纤维（木材，竹等）

6、。等）。定 义：14PPT课件l另一种是指另一种是指生物医用材料生物医用材料（biomedical biomedical materials)materials)，其定义随着医用材料的快速发展而，其定义随着医用材料的快速发展而演变。演变。l2020世纪世纪8080年代末曾被美国年代末曾被美国ClemsonClemson大学生物顾问委大学生物顾问委员会定义为员会定义为”与活体结合的人工非生命材料与活体结合的人工非生命材料”是是这种生物材料狭义的代表。这种生物材料狭义的代表。l19921992年美国年美国J.BlackJ.Black教授在他著名的教授在他著名的材料的生物材料的生物学性能学性能书中，

7、定义生物材料为书中，定义生物材料为“用于取代、修用于取代、修复活组织的天然或人造材料复活组织的天然或人造材料”。l19971997年，美国年，美国S.I.StuppS.I.Stupp教授在其发表在教授在其发表在ScienceScience杂志上的论文中，就把生物材料定义杂志上的论文中，就把生物材料定义为为活组织中的天然材料和用于修复人体的材料活组织中的天然材料和用于修复人体的材料。定 义：15PPT课件生物材料生物材料(biomaterials)(biomaterials)：是一种与生物系统相互接触后可以对生物体的组织、是一种与生物系统相互接触后可以对生物体的组织、器官或功能进行诊断、治疗、可

8、增强或可替代的材料。器官或功能进行诊断、治疗、可增强或可替代的材料。因此，生物材料学是研究生物材料及其与生物环境相因此，生物材料学是研究生物材料及其与生物环境相互作用的科学，包括材料力学性能或植入表面改性等互作用的科学，包括材料力学性能或植入表面改性等与材料学相关的内容，以及免疫、毒理和创伤修复过与材料学相关的内容，以及免疫、毒理和创伤修复过程等生物学内容。程等生物学内容。生物材料定义：生物材料定义：16PPT课件例题：例题：l以下各项是否属于生物材料？为什么？（a）隐形眼镜 （b）片块 （c）人造血管 （d）支撑器件17PPT课件1-2 生物材料学的范围生物材料学的范围生生物物学学材材料料科

9、科学学化学化学医学医学仿生材料、智仿生材料、智能材料能材料生物医学材料生物医学材料目的：目的：在分析在分析天然生天然生物材料微组装物材料微组装、生物功能生物功能及及形形成机理成机理基础上，基础上，发展发展新型医用新型医用材料材料及及仿生高仿生高性能工程材料性能工程材料。18PPT课件应用材料种类骨骼人工关节（髋关节、膝关节）金属骨固定板钛铝钒合金，不锈钢，聚乙烯不锈钢，钴铬合金心血管系统血管心脏瓣膜特氟隆，涤纶，聚氨酯不锈钢，碳材料，钛合金，牛心包器官人工心脏人工皮肤聚氨酯硅胶-胶原复合物，壳聚糖感官耳蜗人工晶状体铂电极聚甲基丙烯酸甲酯，硅胶，水凝胶表1.1 部分合成材料和经过修饰过的天然材料

10、在医疗上的应用19PPT课件生物材料的分类生物材料的分类l按照研究对象和使用目的的不同，可将生物材料分为按照研究对象和使用目的的不同，可将生物材料分为三种：三种：l一是一是天然生物材料天然生物材料，这是一类在生物过程中形成的材，这是一类在生物过程中形成的材料，如棉、麻、蚕丝、贝壳等；料，如棉、麻、蚕丝、贝壳等；l二是二是生物医用材料生物医用材料，指植入活体内能有某种生物学功，指植入活体内能有某种生物学功能的材料，如制作各种人工器官的材料；能的材料，如制作各种人工器官的材料；l三是三是仿生和组织工程材料仿生和组织工程材料，它是生物材料学与化学、，它是生物材料学与化学、工程学交叉的部分，包括各种仿

11、生材料、智能材料和工程学交叉的部分，包括各种仿生材料、智能材料和组织工程材料组织工程材料。20PPT课件l按生物材料的属性分类：按生物材料的属性分类：l天然生物材料天然生物材料再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。再生纤维、胶原、透明质酸、甲壳素等。l合成高分子生物材料合成高分子生物材料硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、涤硅橡胶、聚氨脂及其嵌段共聚物、涤纶、尼龙、聚丙烯腈、聚烯烃纶、尼龙、聚丙烯腈、聚烯烃l医用金属材料医用金属材料不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等不锈钢、钛及钛合金、钛镍记忆合金等l无机生物医学材料无机生物医学材料碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料碳素材料、生物活性陶瓷、玻璃材料l杂化

12、生物材料杂化生物材料指来自活体的天然材料与合成材料的杂化，指来自活体的天然材料与合成材料的杂化，如胶原与聚乙烯醇的交联杂化等如胶原与聚乙烯醇的交联杂化等l复合生物材料复合生物材料用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤维用碳纤维增强的塑料，用碳纤维或玻璃纤维增强的生物陶瓷、玻璃等增强的生物陶瓷、玻璃等21PPT课件1-3 天然生物材料的特性天然生物材料的特性l天然生物材料棉、麻、竹、木材等，它们的基本组成其实也就是生物体的元素组成。l以C、H、O、N最为丰富，含一些较丰富元素Ca、P、Cl、K等和微量元素Fe、Cu、Zn、Mn等。l这些元素以一定的相互作用结合在一起。1-3-1 天然生物材料的成分

13、天然生物材料的成分22PPT课件1-3-2 原子、分子间作用力l在天然生物材料中原子、分子间的相互作用力可分为强相互作用和弱相互作用两大类：强相互作用包括离子键离子键和共价键共价键；弱相互作用包括偶极子的静电相互作用偶极子的静电相互作用、色散力色散力、氢氢键键和疏水键疏水键。l生物材料复杂的结构很大程度上取决于原子、分子间的作用力，其中弱相互作用在维持生物大分子稳定的结构和构象变化中起了很重要的作用。23PPT课件氢键 Hydrogen bond l氢键是分子中与高电负性原子氢键是分子中与高电负性原子A以共价键相连的以共价键相连的H原子，和另一个高电负性原子原子，和另一个高电负性原子B之间所形

14、成的一之间所形成的一种弱键。种弱键。如如HF、H2O、NH3等分子间易形成氢键等分子间易形成氢键.l以以AH B表示。表示。A,B=F,O,N。lDNA的双螺旋结构、蛋白质中的的双螺旋结构、蛋白质中的折叠、折叠、螺旋结螺旋结构构24PPT课件l非极性物质在含水的极性环境中存在时，会产生一种相互聚集的力，这种力称为疏水键或疏水作用力。l蛋白质分子中的许多氨基酸残基侧链也是非极性的，这些非极性的基团在水中也可相互聚集，形成疏水键，如Leu，Ile，Val，Phe，Ala等的侧链基团。l在蛋白质三级结构中起着重要作用，疏水键是使蛋白质多肽链进行折叠的主要驱动力。疏水键（Hydrophobic bon

15、d）疏水键疏水键25PPT课件1-3-3 天然生物材料的结构特征-分级与自组装复合天然生物材料与周围环境之间能够形成错综天然生物材料与周围环境之间能够形成错综复复杂杂的内部结构和整体的内部结构和整体多样多样性。性。结构是由为数不多的几种基本化合物构成的：结构是由为数不多的几种基本化合物构成的：水、核苷酸（水、核苷酸（4种）、氨基酸（种）、氨基酸（20种）、糖和种）、糖和生物矿物（生物矿物（4类）类）生物材料结构的复杂性主要表现在天然生物材生物材料结构的复杂性主要表现在天然生物材料具有料具有特定的组装方式特定的组装方式，同时具有，同时具有空间上的分空间上的分级结构级结构。分级结构指在不同尺度上，

16、结构的组分级结构指在不同尺度上，结构的组装规则不同。装规则不同。26PPT课件l细胞能在材料上爬行，这种爬行运动是伤口愈合、人体植细胞能在材料上爬行，这种爬行运动是伤口愈合、人体植入材料修复等功能的基础。入材料修复等功能的基础。材料表面的生物相容性材料表面的生物相容性高。高。细胞在材料表面爬行过程1-3-4 天然生物材料的活性27PPT课件1-4 材料的生物性能材料的生物性能包括两个方面：材料的生物性能包括两个方面：一是材料反应一是材料反应，即材料在生物活体中的响应即材料在生物活体中的响应。主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、主要包括材料在生物环境中被腐蚀、吸收、降解、磨损和失效的情况。降解

17、、磨损和失效的情况。生物系统对材料也可能产生积极作用，如新生物系统对材料也可能产生积极作用，如新骨长入多孔陶瓷中的孔隙而对其补强增韧。骨长入多孔陶瓷中的孔隙而对其补强增韧。28PPT课件宿主反应二是宿主反应二是宿主反应，即生物医学材料存留于生物系即生物医学材料存留于生物系统期间所引起的活体系统对材料的反应。统期间所引起的活体系统对材料的反应。包括包括材料植入部位的邻近组织对材料的局部反应，材料植入部位的邻近组织对材料的局部反应，以及远离材料植入部位的组织、器官，乃至整以及远离材料植入部位的组织、器官，乃至整个活体系统对材料的全身反应。个活体系统对材料的全身反应。宿主反应是由于构成材料的元素、分

18、子或其他降解产物（如微宿主反应是由于构成材料的元素、分子或其他降解产物（如微料、碎片等）在生物环境的作用下，被释入邻近组织乃至整个料、碎片等）在生物环境的作用下，被释入邻近组织乃至整个活体系统而造成的；或来源于材料制品对组织的机械、电化学活体系统而造成的；或来源于材料制品对组织的机械、电化学或其他刺激作用。或其他刺激作用。29PPT课件生物体对生物材料的响应宿主反应生物体对生物材料的响应宿主反应 A:血液反应血液反应 1 1、血小板血栓；、血小板血栓；2 2、凝血系统激活；、凝血系统激活；3 3、纤溶系统激活；、纤溶系统激活；4 4、溶血反应；、溶血反应；5 5、白细胞反应；、白细胞反应；6

19、6、细胞因子反应；、细胞因子反应；7 7、蛋白粘附；、蛋白粘附；B:免疫反应免疫反应 1 1、补体激活；、补体激活；2 2、体液免疫反应、体液免疫反应（抗原抗体反应）；（抗原抗体反应）；3 3、细胞免疫反应。、细胞免疫反应。C:组织反应组织反应 1 1、炎症反应；、炎症反应；2 2、细胞粘附、细胞粘附 3 3、细胞增殖（异、细胞增殖（异常分化）常分化）4 4、形成蘘膜、形成蘘膜 5 5、细胞质的转变、细胞质的转变（1 1）生物学反应）生物学反应30PPT课件（2 2）生物体对生物反应的变化）生物体对生物反应的变化 1.急性全身反应 过敏、毒性、溶血、发热、神经麻痹等2.慢性全身反应 毒性、致畸

20、、免疫、功能障碍等3.急性局部反应 炎症、血栓、坏死、排异等4.慢性局部反应 致癌、钙化、炎症、溃疡等31PPT课件 各类生物材料比较各类生物材料比较材料特性材料特性金属金属高分子高分子陶瓷陶瓷生物相容性生物相容性不太好不太好较好较好很好很好耐侵蚀性耐侵蚀性除贵金属外，多数不耐除贵金属外，多数不耐侵蚀，表面易变质侵蚀，表面易变质化学性能稳化学性能稳定，耐侵蚀定，耐侵蚀化学性能稳定，耐侵蚀，化学性能稳定，耐侵蚀，不易氧化、水解不易氧化、水解耐热性耐热性较好，耐热冲击较好，耐热冲击受热易变形，受热易变形，易老化易老化热稳定性好，耐热冲击热稳定性好，耐热冲击强度强度很高很高差差很高很高耐磨性耐磨性不

21、太好，磨损产物易污不太好，磨损产物易污染周围组织染周围组织不耐磨不耐磨耐磨性好，有一定润滑耐磨性好，有一定润滑性能性能加工及成形加工及成形性能性能非常好，可加工成任意非常好，可加工成任意形状，延展性良好形状，延展性良好可加工性好，可加工性好，有一定韧性有一定韧性塑形性好，脆性大，无塑形性好，脆性大，无延展性延展性32PPT课件1-5 生物医用材料的研究和发展生物医用材料的研究和发展l毒理学l生物相容性l炎症反应 l解剖学位点l材料的机械强度与功效l生物材料产品的市场规模l伦理道德因素l相关法规33PPT课件生物材料的发展趋势l生物材料的开发和研究已逐步转向生物材料的开发和研究已逐步转向l复合型

22、复合型l杂化型杂化型l功能型功能型：指在生理环境下表现为特殊功能的材：指在生理环境下表现为特殊功能的材料，如，形状记忆材料，组织引导再生料，如，形状记忆材料，组织引导再生（Guided Tissue Regeneration，GTR）材）材料。料。34PPT课件生物材料的发展趋势l智能型智能型：指能模仿生命系统，同时具有：指能模仿生命系统，同时具有感知和驱动双重功能的材料。感知、反感知和驱动双重功能的材料。感知、反馈和响应是该材料的三大要素。将高新馈和响应是该材料的三大要素。将高新技术、传感器和执行元件与传统材料结技术、传感器和执行元件与传统材料结合在一起，赋予材料新的性能，使无生合在一起，赋

23、予材料新的性能，使无生命的材料具有越来越多的生物特性。命的材料具有越来越多的生物特性。l当前国内外生物材料开发研究的主要趋当前国内外生物材料开发研究的主要趋势，是致力于提高材料的势，是致力于提高材料的生物相容性生物相容性和和生物安全性生物安全性，致力于开发生物相容性好、，致力于开发生物相容性好、更能适应人体生理需要的新材料。更能适应人体生理需要的新材料。35PPT课件例题：例题：l将1mL水滴到材料A和B上，如图所示。那一种材料的亲水性更强？说明原因。AB36PPT课件第一章知识点l1、生物材料的定义l2、天然生物材料的特性l3、材料的生物性能37PPT课件第二章第二章材料的基本结构和性能材料

24、的基本结构和性能38PPT课件材料的基本结构和性能材料的基本结构和性能l2-1 材料的基本结构 2-1-1 化学键 2-1-2 晶体结构 2-1-3 复合材料结构l2-2 材料的基本性能 2-2-1 力学性能 2-2-2 热学特性 2-2-3 表面特性39PPT课件2-1 材料的基本结构材料的基本结构l材料的宏观性能(指用肉眼或放大镜能分辨的粗大组织。其尺寸在10-3m级以上。)都是由材料微观结构所决定的，分为微观结构和亚微观结构l微观结构(指通过用电子显微镜、X-射线衍射仪等手段来研究的原子级或分子级结构。尺寸范围在10-6-10-10m。)：构成材料基本微粒的排列方式：1.晶 体(crys

25、tal)：组成晶体的结构微粒(分子、原子、离子)在空 间有规则地排列在一定的点上。2.非晶体(noncrystal)：非晶体是指组成物质的分子（或原子、离 子）不呈空间有规则周期性排列的固体 无定形结构或玻璃体结构 3.准晶体(quasicrystal)：准晶是一种介于晶体和非晶体之间的 固体。准晶具有完全有序的结构，然 而又不具有晶体所应有的平移对称性 TMV（烟草花叶病毒）l亚微观结构(指用光学显微镜所看到的结构。其尺寸范围在10-310-6m。)混凝土的亚微观结构水泥基体相、集料分散相、界面相和孔隙相。40PPT课件2-1-1 化学键化学上将原子（或离子）间相互结合的强烈作用力化学上将原

26、子（或离子）间相互结合的强烈作用力称为化学键称为化学键。由于元素的电负性不同。由于元素的电负性不同,相互形成的相互形成的化学键有多种类型，通常有化学键有多种类型，通常有离子键、共价键、金离子键、共价键、金属键属键等。等。41PPT课件离子键l由活泼金属元素和活泼非金属元素组成的化合物如 NaCl，KCl，NaOH，CaO 等，通常都是离子型化合物。熔融状态时能够导电，水溶液也能够导电。这类化合物的原子之间相互作用的本质，即为离子键。l离子键是原子得失电子后生成的阴阳离子之间靠静电作用而形成的化学键。l主要存在于离子晶体化合物中，本质上可以归结为静电作用。（a）CsCl （b）NaCl42PPT

27、课件离子键特征离子键特征结构特征由于离子键是由正离子和负离子通过静电吸引作用相连接，因此决定了离子键的特点是无方向性和无饱和性。无方向性是指由于离子的电荷是球形对称分布的，它可以在空间任何方向吸引带相反电荷的离子，不存在在某一特定方向上吸引力更强的问题。无饱和性是指在空间条件允许的情况下，每一个离子可吸引尽可能多的带相反电荷的离子。每个离子周围排列的相反电荷离子的数目是一定的，这个数目是与正负离子半径的大小和所带电荷多少等有关。43PPT课件性能特征性能特征 a.熔点高、硬度大、挥发性低、韧性和延展性差；熔点高、硬度大、挥发性低、韧性和延展性差；b.固体一般不导电，融熔态或水溶液可导电；固体一

28、般不导电，融熔态或水溶液可导电；c.溶解度有很大差异。溶解度有很大差异。形成离子键的必要条件：电离能低的活泼金属元素与电子亲合能高的活泼非金属元素。当两种元素电负性的差值为 1.7 时，单键约具有 50%的离子性，因此一般把元素电负性差值大于 1.7 的化合物看作是离子型化合物。应该指出的是，电负性差值 1.7 并不是离子型化合物和共价型化合物的绝对分界线，而只是一个有用的参考数据。44PPT课件共价键l 共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。用电子对而形成的化学键。l 当原子相互靠近时，原子轨道发生作用，组成新

29、的分子当原子相互靠近时，原子轨道发生作用，组成新的分子轨道，引起原子间电子分布情况发生改变，使两原子间轨道，引起原子间电子分布情况发生改变，使两原子间的电子聚集的程度变大，电子云密度增加，电子云同时的电子聚集的程度变大，电子云密度增加，电子云同时受到两个原子核吸引，体系的能量降低，形成稳定的化受到两个原子核吸引，体系的能量降低，形成稳定的化学键，称为共价键。学键，称为共价键。45PPT课件l饱和性原子的一个未成对价电子与另一个原子的自旋方向相反的价电子配对形成共价键后不能再与第三个原子结合，这就是饱和性。l方向性除s轨道，成键原子的“轨道”必须在各自密度最大的方向上重叠，这就是方向性。共价键的

30、特征共价键的特征46PPT课件 例：两个例：两个H原子靠近，当它们的价电子自旋方原子靠近，当它们的价电子自旋方向相反时，两个原子轨道会发生重叠形成向相反时，两个原子轨道会发生重叠形成H2。H H H2 例例：N有三个未成对电子，故有三个未成对电子，故NN分子中含共分子中含共价三键；一个氮原子也可以与三个氢原子各分别价三键；一个氮原子也可以与三个氢原子各分别共用一对电子结合成共用一对电子结合成 NH3，形成三个共价单键。，形成三个共价单键。47PPT课件（a）（b）共价键的重叠方式共价键的重叠方式“头碰头头碰头”“肩并肩肩并肩”键键 键键48PPT课件共价键的极性共价键的极性 成键两原子的电负性

31、相等，成键电子的电成键两原子的电负性相等，成键电子的电子云对称地分布在两核之间，则形成子云对称地分布在两核之间，则形成非极性非极性共价键共价键。例：例：HH、FF等同核双原子分子。等同核双原子分子。成键两原子的电负性不相等，成键电子的成键两原子的电负性不相等，成键电子的电子云不对称地分布在两核之间，电负性大电子云不对称地分布在两核之间，电负性大的一端显的一端显“-”，电负性小的一端显，电负性小的一端显“+”，形，形成成极性共价键极性共价键。例：例：HCl、OH等等 49PPT课件键长键长成键原子核间距。分子内两个成键原子核间的平均距离分子内两个成键原子核间的平均距离 对于由相同的对于由相同的A

32、和和B两个原子组成的化学键：两个原子组成的化学键：键长值小，键强；键长值小，键强；键的数目多，键长值小键的数目多，键长值小。键角键角多原子分子中，相邻二化学键间夹角(即，相邻二核联线间夹角)。键能键能气态分子每断裂1mol化学键(成气态原子）所需之能量Eb。共价键的键参数共价键的键参数:键长、键角、键能键长、键角、键能.如：如：H2Od104.550PPT课件金属键l 金属键的形象说法金属键的形象说法:“失去电子的金属离子浸在自由电子失去电子的金属离子浸在自由电子的海洋中的海洋中”。金属中的自由电子把金属正离子吸引并约。金属中的自由电子把金属正离子吸引并约束在一起，这就是金属键的实质。束在一起

33、，这就是金属键的实质。l 典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子极易典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子，并在整个晶体内运挣脱原子核之束缚而成为自由电子，并在整个晶体内运动，即弥漫于金属正离子组成的晶格之中而形成电子云。动，即弥漫于金属正离子组成的晶格之中而形成电子云。51PPT课件金属键的特性 结构特征结构特征l电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能电子共有化，既无饱和性又无方向性，形成低能量、紧密堆积结构。量、紧密堆积结构。性能特征性能特征l良好导电、导热性能，延展性好。良好导电、导热性能，延展性好。52PPT课件 化学键一般是指原子结合

34、成分子和晶体的强作用力。化学键一般是指原子结合成分子和晶体的强作用力。离子键、共价键和金属键其键能约为离子键、共价键和金属键其键能约为 100 800 kJ mol-1。分子间作用力分子间作用力 分子之间弱的相互作用称为分子间作用力或范德华力分子之间弱的相互作用称为分子间作用力或范德华力(Van der Waals force)，其结合能比化学键能约小一、二其结合能比化学键能约小一、二个数量级，大约为几到几十个数量级，大约为几到几十 kJ mol-1。53PPT课件 由于极性分子的正、负电荷重心不重合，因此分子中由于极性分子的正、负电荷重心不重合，因此分子中始终存在一个正极和一个负极，这种极性

35、分子本身固有的始终存在一个正极和一个负极，这种极性分子本身固有的偶极矩称为偶极矩称为固有偶极固有偶极或或永久偶极永久偶极。但是分子的极性并不是。但是分子的极性并不是固定不变的，在外界电场作用下非极性分子和极性分子中固定不变的，在外界电场作用下非极性分子和极性分子中的正、负电荷重心会发生变化，所产生的偶极叫的正、负电荷重心会发生变化，所产生的偶极叫诱导偶极诱导偶极。外电场对分子极性的影响外电场对分子极性的影响非极性分子非极性分子极性分子极性分子偶极偶极54PPT课件范德华力范德华力l 尽管原先每个原子或分子都是独立的单元，但由于近邻尽管原先每个原子或分子都是独立的单元，但由于近邻原子的相互作用引

36、起电荷位移而形成偶极子。范德华力原子的相互作用引起电荷位移而形成偶极子。范德华力是借助这种微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用将原来是借助这种微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用将原来具有稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。具有稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。它它包括取向力包括取向力、诱导力诱导力和和色散力色散力。分子间的范德华力是。分子间的范德华力是决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重决定物质熔点、沸点、溶解度等物理化学性质的一个重要因素。要因素。55PPT课件范德华力范德华力l取向力取向力是由是由极性原子团或分子极性原子团或分子的的永久偶极永久偶极之间的静电相之间的

37、静电相互作用所引起的，大小与绝对温度和距离的互作用所引起的，大小与绝对温度和距离的7次方成反次方成反比；比；l诱导力诱导力是当极性分是当极性分(原原)子和非极性分子和非极性分(原原)子相互作用时，子相互作用时，非极性分子非极性分子中产生中产生诱导偶极诱导偶极与与极性分子极性分子的的永久偶极永久偶极间的间的相互作用力，大小与温度无关，但与距离的相互作用力，大小与温度无关，但与距离的7次方成反次方成反比；比；l色散力色散力是由于某些电子运动导致原子是由于某些电子运动导致原子瞬时偶极瞬时偶极间的相互间的相互作用力，其大小与温度无关，但与距离的作用力，其大小与温度无关，但与距离的7次方成反比。次方成反

38、比。相互作用分子的变形性越大，色散力越大。在一些非极相互作用分子的变形性越大，色散力越大。在一些非极性高分子材料中，色散力甚至可占分子间范德华力的性高分子材料中，色散力甚至可占分子间范德华力的80-100。56PPT课件氢键氢键l当氢原子与电负性很大，半经很小的原子当氢原子与电负性很大，半经很小的原子A（如（如F、O、N）形成共价键，核间电子云强烈地偏）形成共价键，核间电子云强烈地偏向向A原子，于是氢原子好似原子，于是氢原子好似“裸露裸露”的原子核，的原子核，它具较大的吸引力与另一个电负性大、半经小并它具较大的吸引力与另一个电负性大、半经小并带有孤对电子的原子带有孤对电子的原子B（如（如F、O

39、、N）相互吸引。）相互吸引。这种作用力称氢键。这种作用力称氢键。l具有方向性、饱和性。具有方向性、饱和性。57PPT课件如：水分子中的氢键如：水分子中的氢键氧原子氢原子58PPT课件分子间氢键和分子内氢键分子间氢键和分子内氢键（1）分子间氢键分子间氢键：一个分子：一个分子AH内的内的H与另一与另一分子的分子的B结合成的氢键。结合成的氢键。例例（H2O）n、（、（NH3）n、（、（HF）n等等59PPT课件（2）分子内氢键分子内氢键：一个分子：一个分子AH中中H与其内部的与其内部的B原子间形成的氢键。原子间形成的氢键。例例 邻硝基苯酚、蛋白质分子、核酸分子等邻硝基苯酚、蛋白质分子、核酸分子等 N

40、O OOH60PPT课件氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响（1）可使物质的熔点、沸点显著升高。）可使物质的熔点、沸点显著升高。（2）在极性溶剂中，分子间氢键形成使溶解度增大；分）在极性溶剂中，分子间氢键形成使溶解度增大；分子内氢键形成使溶解度减小。生命体中的氢键维持大分子内氢键形成使溶解度减小。生命体中的氢键维持大分子（蛋白质、核酸）的构象，保持一定的生物活性。子（蛋白质、核酸）的构象，保持一定的生物活性。（3）分子间有氢键的液体，一般粘度较大。例如甘油、）分子间有氢键的液体，一般粘度较大。例如甘油、磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可形成众多磷酸、浓硫酸等多羟基化合物，由于分子间可

41、形成众多的氢键，这些物质通常为粘稠状液体。的氢键，这些物质通常为粘稠状液体。61PPT课件l化学键是构成生物材料基本结构的纽带，是理解生物材料相互作用的基础，是物质的一种微观形式。62PPT课件2-1-2 晶体结构l假设物质的原子具有的空间结构为球形，在晶体中，相邻原子保持特定的平衡距离（键长）排列，构成了物质的晶体结构。l晶体结构的基本特征：原子（或分子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。63PPT课件64PPT课件l晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类：离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。l具有整齐规则的几何外形、固定熔点和各向异性的固态物质，是物质存在的一种基本形式。固

42、态物质是否为晶体，一般可由X射线衍射法予以鉴定。晶体的分类及特点65PPT课件l组成非晶体的微粒组成非晶体的微粒的空间排列是杂乱的空间排列是杂乱无章的。无章的。l非晶体又常称为非晶体又常称为“过冷的液体过冷的液体”。l玻璃、沥青、石蜡、玻璃、沥青、石蜡、橡胶橡胶非晶体非晶体66PPT课件晶体和非晶体的区别如下：l1.1.晶体有规则的晶体有规则的几何外形几何外形;l2.2.晶体有固定的晶体有固定的熔点熔点;l3.3.晶体显各向异晶体显各向异性。性。l1.1.非晶体没有一非晶体没有一定的外形；定的外形；l2.2.非晶体没有固非晶体没有固定熔点；定熔点；l3.3.非晶体显各向非晶体显各向同性。同性。

43、67PPT课件空间点阵和晶胞空间点阵和晶胞阵点阵点空间点阵空间点阵为了便于分析研究晶体中质点的排列规律为了便于分析研究晶体中质点的排列规律性，可先将实际晶体结构看成完整无缺的性，可先将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，称之为阵点。规则排列于空间的几何点，称之为阵点。这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称空间规则排列的阵列称为空间点阵，简称点阵。点阵。具有代表性的基本单

44、元（最小平行六面具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间将晶胞作三维的重复堆砌就构成了空间点阵。点阵。晶晶 胞胞晶体的微观描述68PPT课件晶胞选取的原则同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞同一空间点阵可因选取方式不同而得到不相同的晶胞69PPT课件晶胞选取的原则l选取的平行六面体应反映出点阵的最高选取的平行六面体应反映出点阵的最高对称性；对称性；l平行六面体内的棱和角相等的数目应最平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；多；l当平行六面体的棱边夹角存在直角时，当平行六面体的棱边夹角存在直角

45、时，直角数目应最多；直角数目应最多；l当满足上述条件的情况下，晶胞应具有当满足上述条件的情况下，晶胞应具有最小的体积。最小的体积。70PPT课件晶胞参数点阵矢量：点阵常数：a,b,c棱边夹角,abc71PPT课件14种布拉菲点阵根据6个点阵参数间的相互关系，可将全部空间点阵归属于7种类型，即7个晶系。按照“每个阵点的周围环境相同“的要求，布拉菲（Bravais A）用数学方法推导出能够反映空间点阵全部特征的单位平行六面体只有14种，这14种空间点阵也称布拉菲点阵。72PPT课件三斜：简单三斜简单三斜单斜：简单单斜 底心单斜,90oabc,90oabc73PPT课件正交：简单正交 底心正交体心正

46、交面心正交,90oabc74PPT课件菱方：简单菱方六方：简单六方123,90,120ooaaac,90oabc75PPT课件四方：简单四方 体心四方,90oabc76PPT课件立方：简单立方 体心立方 面心立方,90oabc77PPT课件晶体结构和空间点阵的区别空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种类型晶体结构则是晶体中实际质点（原子、离子或分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。78PPT课件复合材料涵义复合材料涵义：指两种或两种以上材料组合成的一种新型指两种或两种以上

47、材料组合成的一种新型材料。其中一种做为材料。其中一种做为_，另外材料做为，另外材料做为_。具有具有_等等优异性能，在综合性能上超过了单一材料。优异性能，在综合性能上超过了单一材料。复合材料的性能：复合材料的性能：基体基体增强剂增强剂强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀强度高、质量轻、耐高温、耐腐蚀l所有天然生物材料都是复合材料所有天然生物材料都是复合材料2-1-3 复合材料结构79PPT课件l复合材料是多相材料，主要包括复合材料是多相材料，主要包括基体相和增强相基体相和增强相。l基体相基体相是一种连续相，它把改善性能的增强相材料固是一种连续相，它把改善性能的增强相材料固 结成一体，并起结成一体，并起

48、传递应力的作用。传递应力的作用。l增强相增强相起承受应起承受应力（力（结构复合材结构复合材料料）和显示功能）和显示功能(功能复合材料功能复合材料)的作用。的作用。80PPT课件l复合材料的特点复合材料的特点l1、比强度和比模量高、比强度和比模量高 其中其中纤维增强复合材料的最高。纤维增强复合材料的最高。l2、抗疲劳性能好、抗疲劳性能好 因纤维对因纤维对疲劳裂纹扩展有阻碍作用疲劳裂纹扩展有阻碍作用。l3、减振性能良好、减振性能良好 复合材料复合材料中的大量界面对振动有反射中的大量界面对振动有反射吸收作用，不易产生共振。吸收作用，不易产生共振。l4、高温性能好、高温性能好。比强度比较比强度比较碳纤

49、维碳纤维 树脂树脂硼纤维硼纤维 树脂树脂玻璃纤维玻璃纤维 树脂树脂钛钛钢钢铝铝81PPT课件复合材料玻璃钢玻玻 璃璃 钢钢 游游 艇艇玻璃钢冷却塔玻璃钢冷却塔玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工玻璃钢产品在化工、石油、建筑、体育、国防、航空航天工业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用业包括神州五号载人飞船等高端技术领域发挥重要作用82PPT课件 碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻碳纤维复合材料，它具有强度高、耐疲劳、重量轻等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥等优点，主要以聚丙烯腈为原料，也可用人造丝、石油沥青或煤沥青为原料。青或煤沥青为原料。复

50、合材料复合材料碳纤维碳纤维83PPT课件复合材料复合材料隐形飞机上的特殊材料隐形飞机上的特殊材料84PPT课件2-1 知识点知识点l1、明确下列概念、术语的基本涵义：明确下列概念、术语的基本涵义：氢键；复合材料氢键；复合材料 ；化学键；共价键；离子键；化学键；共价键；离子键；金属键；晶体；范德华力。金属键；晶体；范德华力。l2 2、简述共价键、离子键、金属键的特征。、简述共价键、离子键、金属键的特征。l3 3、晶体与非晶体的区别。、晶体与非晶体的区别。85PPT课件2-2 材料的基本性能材料的基本性能l力学性能l热学特性l表面特性当材料应用于骨关节医学、牙科学等生物学、医学领域当材料应用于骨关

51、节医学、牙科学等生物学、医学领域时，对材料各种性能都有要求，因此有必要讨论和研究时，对材料各种性能都有要求，因此有必要讨论和研究材料的基本性能。材料的基本性能。86PPT课件2-2-1 力学性能材料在外加载荷（外力或能量）作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速率）联合作用下表现出来的行为。主要是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。主要是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。机械设计中应首先考虑材料的力学性能。通俗地讲力学性能决定了在多大和怎样形式的载荷条件下而不致于改变材料的几何形状和尺寸的能力。指标:弹性、塑性、韧性、硬度、强度和疲劳强度等。87PPT课件材料的机械性能材料的机械性

52、能 材料在受力时的性质材料在受力时的性质一、静载单向静拉伸应力一、静载单向静拉伸应力应变曲线应变曲线 拉伸机上，低拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线静拉伸曲线 拉伸试验拉伸试验机机88PPT课件曲线分为四阶段曲线分为四阶段：1阶段I（oab）弹弹性变形阶段性变形阶段pa:Pp pb:Pe（不产生永久变形的最大抗力）poa段：L P 直线阶段pab段：极微量塑性变形（0.001-0.005%)2阶段II（bcd）段屈服变形阶段屈服变形阶段pc:屈服点 Ps拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线拉伸机上，低碳钢缓慢加载单向静拉伸曲线 屈服现象：材料开始产生明显塑性变形的标志。屈

53、服现象：材料开始产生明显塑性变形的标志。89PPT课件3阶段III（dB）段均匀塑性变形阶段均匀塑性变形阶段pB:Pb 材料所能承受的最大载荷4阶段IV(BK)段非均匀塑性变形非均匀塑性变形1.低钢、正火、退火调质中钢，低、中C合金钢、某些Al合金及某些高分子材料具有类似上述曲线。2.铸铁、陶瓷：只有第I阶段3.中、高碳钢：没有第II阶段颈缩90PPT课件典型的拉伸曲线 1、材料分类：按材料在拉伸断裂前是否发生塑性变形，将材料分为脆性材料和塑性材料两大类。脆性材料在拉伸断裂前不产生塑性变形,只发生弹性变形；塑性材料在拉伸断裂前会发生不可逆塑性变形。高塑性材料在拉伸断裂前不仅产生均匀的伸长，而且

54、发生颈缩现象，且塑性变形量大。低塑性材料在拉伸断裂前只发生均匀伸长，不发生颈缩，且塑性变形量较小。91PPT课件应力-应变曲线高聚物的应力高聚物的应力应变综合曲线应变综合曲线屈服应变屈服应变弹性弹性线性线性Y（屈服点）（屈服点）B断裂点断裂点塑性塑性ABDE92PPT课件聚合物力学类型聚合物力学类型软而弱软而弱软而韧软而韧硬而脆硬而脆硬而强硬而强硬而韧硬而韧聚合物聚合物应力应力应变应变曲线曲线应应力力应应变变曲曲线线特特点点模模 量量（刚性）（刚性）低低低低高高高高高高屈服应力屈服应力（强度）（强度）低低低低高高高高高高极限强度极限强度（强度）（强度）低低中中高高高高断裂伸长断裂伸长（延性）（

55、延性）中等中等按屈服应力按屈服应力低低中中高高应力应变曲线应力应变曲线下面积（韧）下面积（韧）小小中中小小中中大大实实例例聚合物凝胶聚合物凝胶橡胶橡胶.增塑增塑.PVC.PE.PTFEPS.PMMA.固固化酚醛树脂断化酚醛树脂断裂前无塑性形裂前无塑性形变断裂前有银变断裂前有银纹纹硬硬PVCABS.PC.ABS.PC.PAPA有明显有明显的屈服和的屈服和塑性形变塑性形变.韧性好韧性好93PPT课件l弹性弹性(elasticity)：材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力材料不产生塑性变形的情况下，所能承受的最大应力 l塑性塑性(plasticity)：材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破

56、坏的能力。材料在载荷作用下产生塑性变形而不被破坏的能力。l冲击韧性冲击韧性(notch toughness)：材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力。l硬度硬度(hardness)：材料抵抗外物压入的能力。材料抵抗外物压入的能力。l强度强度(strength)：材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力l疲劳强度疲劳强度(fatigue strength):承受载荷的大小和方同随时间作周期性变化，交变应力作用下，承受载荷的大小和方同随时间作周期性变化，交变应力作用下，往往在远小于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。往往在远小

57、于强度极限，甚至小于屈服极限的应力下发生断裂。力学性能概念：（80%的断裂由疲劳造成）的断裂由疲劳造成）94PPT课件疲劳断裂的特点：疲劳断裂的特点：l疲劳断裂是一种低应力脆断，断裂应力低于材料的屈服强度，甚至低于材料的弹性极限；l断裂前，零件没有明显的塑性变形；l疲劳断裂对材料的表面和内部缺陷非常敏感，疲劳裂纹常在表面缺口（如螺纹、刀痕、油孔等）、脱碳层、夹渣物、碳化物及孔洞等处形成；l实验数据分散性较大（手册上的数据是统计数据）。95PPT课件产生疲劳的原因产生疲劳的原因:l一般认为是由于零件应力高度集中的部位或材料本身强度较低的部位，在交变应力作用下产生了疲劳裂纹，并随着应力循环周次的增

58、加，裂纹不断扩展使零件有效承载面积不断减小，最后突然断裂。零件疲劳失效的过程可分为疲劳裂纹产生、疲劳裂纹扩展和瞬时断裂三个阶段。疲劳断口一般可明显地分成三个区域，即疲劳源、疲劳裂纹扩展区和瞬时断裂区。l疲劳源多位于零件的表面；疲劳裂纹扩展区具有海滩状条纹，称为贝文线；瞬时断裂区形貌与材料的塑性有关，塑性材料呈纤维状，脆性材料则呈结晶状。96PPT课件n 疲劳极限：材料经无数次应力循环而不发生疲劳断裂的最高应力值。n条件疲劳极限：经受107应力循环而不致断裂的最大应力值。钢材的循环次数一般取钢材的循环次数一般取 N=10N=107 7有色金属的循环次数一般取有色金属的循环次数一般取 N=10N=

59、108 8陶瓷、高分子材料疲劳抗力很低；金属材料疲劳强度较高；纤维增强复合材料较好的抗疲劳性能。循环周次N应力maxON0107-1r21疲劳曲线示意图疲劳曲线示意图1低、中碳钢2非铁金属（有色金属）97PPT课件Titanic沉没原因nTitanic 含硫高的钢板，韧性很差，特别是在低温呈脆性。所以，冲击试样是典型的脆性断口。近代船用钢板的冲击试样则具有相当好的韧性.Titanic 号钢板（左图）和近代船用钢板（右图）的冲击试验结果98PPT课件高聚物的力学性能l力学性能是高聚物优异物理性能的基础力学性能是高聚物优异物理性能的基础l如：某高聚物磨耗性能优良，但力学性能不好，如：某高聚物磨耗性

60、能优良，但力学性能不好，很脆。不能用它作减摩材料很脆。不能用它作减摩材料l如：作电线绝缘材料的高聚物，也要求它们有如：作电线绝缘材料的高聚物，也要求它们有一定的力学性能：强度和韧性。如果折叠几次一定的力学性能：强度和韧性。如果折叠几次就破裂，那么这种材料的电绝缘性虽好，也不就破裂，那么这种材料的电绝缘性虽好，也不能用作电线。能用作电线。99PPT课件高聚物力学性能的特点l1高聚物材料具有所有已知材料可变性范围最宽的力学高聚物材料具有所有已知材料可变性范围最宽的力学性质，包括从液体、软橡皮到很硬的固体，各种高聚物对性质，包括从液体、软橡皮到很硬的固体，各种高聚物对于机械应力的反应相差很大。于机械

61、应力的反应相差很大。lPS（脆性脆性）l尼龙制品（尼龙制品（韧性韧性）l轻度交联的橡胶（轻度交联的橡胶（弹性弹性）l胶泥（粘性）胶泥（粘性）l高聚物力学性质的这种多样性，为不同的应用提供了广阔高聚物力学性质的这种多样性，为不同的应用提供了广阔的选择余地的选择余地l2高聚物力学性能的最大特点是：高聚物力学性能的最大特点是：高弹性和粘弹性高弹性和粘弹性100PPT课件一、热膨胀一、热膨胀 物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为物体的体积或长度随温度的升高而增大的现象称为热膨胀热膨胀。热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热膨胀系数是材料的主要物理性质之一，它是衡量材料的热稳热稳定

62、性定性好坏的一个重要指标。结合键越强则原子间作用力越大，好坏的一个重要指标。结合键越强则原子间作用力越大，原子离开平衡位置所需的能量越高，则膨胀系数越小。原子离开平衡位置所需的能量越高，则膨胀系数越小。二、热传导二、热传导 自由电子的运动和晶格振动。自由电子的运动和晶格振动。导热系数导热系数：单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的：单位温度梯度下，单位时间内通过单位垂直面积的热量。热量。三、热容三、热容 将物体温度升高一度所需要的热量称为物质的热容。将物体温度升高一度所需要的热量称为物质的热容。单位单位重量物质的热容称为比热。重量物质的热容称为比热。2-2-2 热学特性101PPT课件提

63、高材料的热稳定性提高材料的热稳定性 降低材料的线膨胀系数，提高材料的热稳定降低材料的线膨胀系数，提高材料的热稳定性，提高材料的使用安全性。性，提高材料的使用安全性。提高材料的强度提高材料的强度 如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温如果层状物由两种材料迭置连接而成，则温度变化时，由于两种材料膨胀值不同，若仍连接度变化时，由于两种材料膨胀值不同，若仍连接在一起，体系中要采用一中间膨胀值，从而使一在一起，体系中要采用一中间膨胀值，从而使一种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相种材料中产生压应力而另一种材料中产生大小相等的张应力，恰当地利用这个特性，可以增加制等的张应力，恰当地利用这个特性，可以

64、增加制品的强度。例：夹层玻璃（在两块玻璃之间夹进品的强度。例：夹层玻璃（在两块玻璃之间夹进一层以聚乙烯醇缩丁醛为主要成分的一层以聚乙烯醇缩丁醛为主要成分的PVB中间膜）中间膜）102PPT课件热塑性与热固性热塑性与热固性热塑性聚合物：热塑性聚合物：加热时软化（液化），冷却时固化。这是由于在高温下，热加热时软化（液化），冷却时固化。这是由于在高温下，热塑性聚合物的链间次级键结合力减小，高分子链彼此相对滑塑性聚合物的链间次级键结合力减小，高分子链彼此相对滑动。大多数线性聚合物是热塑性的。在加工过程中，这些聚动。大多数线性聚合物是热塑性的。在加工过程中，这些聚合物能被反复加热和冷却，但当温度达到使分

65、子运动量过大，合物能被反复加热和冷却，但当温度达到使分子运动量过大，主链共价键断裂时，聚合物产生降解。主链共价键断裂时，聚合物产生降解。热固性聚合物：热固性聚合物：是不能反复加工的硬性材料，当他们加热到很高温度时也不是不能反复加工的硬性材料，当他们加热到很高温度时也不会软化。这种聚合物链间产生了共价交联。如，硫化橡胶、会软化。这种聚合物链间产生了共价交联。如，硫化橡胶、环氧树脂。用于成型技术的铸造，特别是压缩模塑。环氧树脂。用于成型技术的铸造，特别是压缩模塑。103PPT课件热分析技术 热分析是在程序控制温度下，测量物质的物热分析是在程序控制温度下，测量物质的物理性质与温度之间关系的一类技术。

66、这里所说的理性质与温度之间关系的一类技术。这里所说的“程序控制温度程序控制温度”一般指线性升温或线性降温，一般指线性升温或线性降温，也包括恒温、循环或非线性升温、降温。这里的也包括恒温、循环或非线性升温、降温。这里的“物质物质”指试样本身和指试样本身和(或或)试样的反应产物，包试样的反应产物，包括中间产物括中间产物。104PPT课件 上述物理性质主要包括质量、温度、能量、尺寸、力学、声、上述物理性质主要包括质量、温度、能量、尺寸、力学、声、光、热、电等。根据物理性质的不同，建立了相对应的热分析光、热、电等。根据物理性质的不同，建立了相对应的热分析技术，例如：技术，例如：热重分析热重分析（Thermogravimetry，TG）；）；差热分析差热分析（Differential Thermal Analysis，DTA）差示扫描量热分析差示扫描量热分析（Differential Scanning Calorimetry,DSC）；）；热机械分析（热机械分析（Thermomechanical Analysis，TMA）逸出气体分析（逸出气体分析（Evolved Gas Analysis，EG