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无机非金属材料无机非金属生物医学材料一、无机非金属材料以及无机非金属生物医用材料的特点无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。
无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后,随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。
无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。
在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂,并且没有自由的电子。
具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。
这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一,硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。
陶瓷不生锈、不燃烧,而且抗腐蚀,强度也比较好,可以大大弥补金属材料和有机材料的缺陷。
陶瓷不仅可以制成具有优良生物惰性的材料,而且也可以制成具有优良生物活性的材料。
生物医用材料根据在生物体内的活性,分为三类:惰性生物陶瓷材料,主要是氧化铝陶瓷材料、碳质材料等,植入体内后与周围组织之间形成纤维包膜;表面生物活性陶瓷材料,如生物医用玻璃和玻璃陶瓷、羟基磷灰石等,植入体内后材料能与周围组织形成牢固的化学键结合(骨性结合);可吸收和降解生物陶瓷材料,主要是磷酸三钙陶瓷材料,植入体内后会逐渐被降解、吸收,从而被新生组织替代。
目前,约有40余种生物陶瓷材料在医学、整形外科方面制成了50余种复制和代用品,发挥着非常重要的作用。
二、三类无机非金属生物医用材料的性能及应用1、惰性无机非金属生物医用材料●生物医用陶瓷:惰性生物医用陶瓷主要分为氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷以及陶材三类。
氧化物陶瓷主要是Al、Mg、Ti、Zr、等的氧化物。
无机非金属材料===========================================材料名称:聚砜(玻璃纤维增强)牌号:PSF●特性及适用范围:优良的耐热、耐寒、抗蠕变及尺寸稳定性。
强度高,抗冲击韧度大;可在-100~+150℃下长期使用。
介电性能优良,在水、潮湿空气或高温下有良好的绝缘性;化学稳定性高,能耐酸碱醇及脂肪溶剂,但溶于硫酸、浓硝酸、芳香烃及氯化烃;易电镀。
但耐候性、耐紫外线较差,成型温度高一般用作高强度、耐热件,绝缘件等。
●力学性能:抗拉强度σb (MPa):≥109.8冲击韧性值αk (J/cm2):带缺口:≥9.5硬度:≤92M●热性能:热变形温度:1.86MPa:185℃============================================材料名称:聚芳砜牌号:PAS●特性及适用范围:耐热、耐寒性比聚砜好得多,可在-240~+260℃下长期使用。
硬度高,能自熄;耐老化,耐辐射,力学性能及电气性能都很好;化学稳定性高,仅不耐极性溶剂;可以注塑、挤压及压制成型。
经填充改性后可用于高温轴承材料、自润滑材料、高温绝缘件、超低温件。
●力学性能:抗拉强度σb (MPa):≥89.2伸长率δ5 (%):≥13冲击韧性值αk (J/cm2):带缺口:≥16拉伸弹性模量(MPa):≥25.5硬度:≤110M●热性能:热变形温度:1.86MPa:274℃连续使用温度:260~300℃燃烧性:自熄材料名称:聚苯硫醚(线型)牌号:PPS●特性及适用范围:耐热性很好,热分解温度在400℃以上,可在250℃下长期使用;耐腐蚀性也很好,除强氧化酸外,对其他酸碱及有机溶剂均很稳定。
胶接强度高,特别是对玻璃、陶瓷、钢材、铝、银、镀铬、镀镍制品等都有很好的粘结力。
电绝缘性好,强度高,尺寸稳定性好,高抗蠕变和耐燃性。
可用于化工耐腐蚀件,耐热结构件,H级绝缘材料,密封环,高温粘结剂,涂层等。
《无机非金属材料》xx年xx月xx日contents •无机非金属材料概述•无机非金属材料的性质与性能•无机非金属材料的制备与加工•无机非金属材料的应用•无机非金属材料的可持续发展与环保•无机非金属材料的研究与发展趋势目录01无机非金属材料概述无机非金属材料是指以无机非金属元素为主要成分,通过高温或低温烧结而成的材料。
定义无机非金属材料可分为陶瓷、玻璃、水泥、石墨等,其中陶瓷是最重要的无机非金属材料之一。
分类定义与分类重要性无机非金属材料具有优异的性能,如耐高温、耐腐蚀、绝缘、强度高等,在工业、建筑、航空航天、电子等领域具有广泛的应用。
应用领域无机非金属材料广泛应用于汽车、航空航天、电子、生物医学等领域,如发动机部件、人造骨、人造牙等。
重要性及应用领域无机非金属材料的发展历程可以追溯到古代,如陶瓷的发明。
随着科技的发展,无机非金属材料的制备技术和性能不断提高。
未来,无机非金属材料将朝着高性能、多功能、环保等方向发展,如新型陶瓷材料、生物相容性材料等。
同时,随着3D打印技术的不断发展,无机非金属材料的制备和应用也将更加灵活和多样化。
发展历程趋势发展历程与趋势02无机非金属材料的性质与性能物理性质无机非金属材料的密度一般较大,具有较高的稳定性。
密度电绝缘性热稳定性光学性能大多数无机非金属材料具有优异的电绝缘性能。
无机非金属材料具有较好的热稳定性,能够在较高温度下保持其性质。
无机非金属材料具有广泛的光学性能,如玻璃、陶瓷等具有高透光性。
化学性质无机非金属材料的耐腐蚀性能较强,能够抵抗多种化学物质的侵蚀。
耐腐蚀性在大多数化学环境下,无机非金属材料都能保持其稳定性。
化学稳定性无机非金属材料在高温环境下不易氧化,具有良好的抗氧化性能。
抗氧化性部分无机非金属材料具有磁性,如铁氧体等。
磁性能无机非金属材料的硬度一般较高,具有较好的耐磨性。
硬度部分无机非金属材料具有较好的韧性,能够吸收冲击能量。
韧性无机非金属材料的强度较高,能够承受较大的外力。