生物陶瓷应具备的性能

1生物陶瓷应具备的性能:

与生物组织有良好的相容性,有适当的生物力学和生物学性能,具有良好的加工性和临床操作性,具有耐消毒灭菌性能

2生物陶瓷的优点

(1)由于生物陶瓷是在高温下烧结制成，具有良好的机械强度、硬度；在体内难于溶解，不易氧化、不易腐蚀变质，热稳定性好，便于加热消毒、耐磨，有一定润滑性能，不易产生疲劳现象。

(2)陶瓷的组成范围比较宽，可以根据实际应用的要求设计组成，控制性能的变化。

(3)陶瓷容易成型，可根据需要制成各种形态和尺寸，如颗粒形、柱形、管形、致密型或多孔型，也可制成骨螺钉、骨夹板、制成牙根、关节、长骨、领骨、颅骨等。

(4)后加工方便，现在陶瓷切割、研磨、抛光等已是成熟的工艺。近年来又发展了可用普通金属加工机床进行车、铣、刨、钻等可切削性生物陶瓷。利用玻璃陶瓷结晶化之前的高温流动性，可制成精密铸造的玻璃陶瓷。

(5)易于着色，如陶瓷牙可与天然牙媲美，利于整容、美容。

3生物陶瓷的种类:生物惰性陶瓷、生物活性陶瓷、可控表面活性陶瓷。生物惰性陶瓷:包括多晶氧化铝陶瓷、单晶氧化铝陶瓷、高密度羟基磷灰石陶瓷、碳素陶瓷、氧化锆陶瓷、氮化硅陶瓷等。

生物活性陶瓷;包括生物玻璃、低密度羟基磷灰石类陶瓷(锆-羟基磷灰石陶瓷、氟-羟基磷灰石陶瓷、钙-羟基磷灰石陶瓷)、磷酸钙玻璃陶瓷可控表面活性陶瓷:是将生物陶瓷作表面涂层后得到具有抗疲劳强度并能与生物组织结合的一种活性陶瓷。

3目前所应用的无机抗菌材料主要有：

1）载银、铜、锌等抗菌离子的离子型抗菌材料。

2）利用二氧化钛光催化活性的无机抗菌材料。

4银离子的抗菌机理:接触反应说和催化反应说

1）接触反应说：微量的银离子进入菌体内部，破坏了微生物细胞的呼吸系统及传输系统，引起酶的破坏，从而达到抗菌作用。

（2）催化反应说：在光的作用下，由于银离子的催化作用，将氧气或水中的溶解氧变成了活性氧，这种活性氧具有抗菌作用。

5光催化抗菌材料的抗菌机理

当含有紫外线的光照射到抗菌剂时，产生电子（e-）和空穴（h+），

产生的电子和空气中的组分反应，生成过氧化氢（还原反应）：

e- + O2+ H2→H2O2空穴和抗菌剂表面的微量水分反应生成氢氧根（氧化反应）：h+ + H2O→OH- + H+ 过氧化氢和氢氧团具有杀菌作用，可将有机物分解成二氧化碳和水，因此可将细菌慢慢分解，并具有防污、除臭功能。

6无机抗菌材料的应用: 纤维制品,家庭用品,家用电器,家居环境

7银系抗菌材料的抗菌性能评价:

①抗菌能力：主要通过最低抗菌质量浓度（MIC）、最小杀菌质量浓度（MBC）和杀菌率三个指标来评价。MIC是令细菌终止发育或分裂的最低抗菌剂质量浓度，此质量浓度越低，即认为抗菌能力越强。MBC指致使细菌死亡的抗菌剂的最小质量浓度，此质量浓度越小，说明杀菌效果越好。

②安全性：应对皮肤无刺激性,我国饮用水标准规定银离子质量浓度不超过0.05mg/L。

,③细菌的耐药性：要求能够反复多次地杀灭同种细菌，即该细菌不产生抗药性

④耐光性：银离子在光照条件下，容易被还原成银，进而被氧化成氧化银而减弱抗菌效果

⑤耐热性：抗菌剂往往被作为功能性填料添加，制备出相关产品，故要求其符合制品的加工要求

⑥缓释性能：即抗菌离子能够在较长的时间内均匀释放，从而保持长久的抗菌能力。

抗磁性:磁化率是物质的一种性质，它与外磁场H无关。对一些材料来说，磁化的方向与外磁场的方向相反，即χ<0。此时若外加磁场H 时，材料内部感生一个与外磁场方向相反的感生磁场，这样材料内部总的磁通密度小于外磁场的磁通密度。这种性质被称为抗磁性，具有这种性质的材料称为抗磁材料。

顺磁性:对于过渡金属离子或稀土离子，其结构中有未成对电子，就存在由此种电子所产生的磁矩。在外磁场作用下，这些磁矩沿着磁场方向择优取向排列而产生宏观的净磁矩。由于净磁矩的方向是沿外磁场方向的，所以磁化率χ>0，材料内部总的感通密度大于外磁场的磁通密度，材料的这种性质被称为顺磁性，具有这种性质的材料称为顺磁材料。

铁磁性:邻近原子由于互相作用，在加上外磁场H时，能使磁矩趋

向于外磁场方向而整齐排列。这种现象称为铁磁性，具有这种性能的材料称为铁磁体。

反铁磁性:把磁矩反向平行且大小相等的情况称之为反铁磁性，具有这种性质的物质称为反铁磁物质。当提高温度时，这种反铁磁体的磁矩的排列混乱，成为顺磁体。把此转化温度称为尼尔温度

亚铁磁性:在反铁磁体的磁矩排列中，若磁矩的大小不相同，没有完全相互抵消时，相减时磁矩不为零，会产生自发磁化，这种物质称为亚铁磁体。

磁致伸缩: 铁磁性和亚铁磁性材料磁化时，在磁化反向所发生的伸长或缩短现象称为磁致伸缩。

磁性陶瓷(magnetic ceramics)分为含铁(ferrite)的铁氧体陶瓷和不含铁的磁性陶瓷。

电介质陶瓷是指电阻率大于108Ω·m的陶瓷材料，能承受较强的电场而不被击穿。

按其在电场中的极化特性，可分为电绝缘陶瓷（insulation ceramics）和电容器陶瓷（capacitor ceramics；condenser ceramics）电介质陶瓷在静电场或交变电场中使用，其一般特性是电绝缘性、极化（polarization）和介电损耗（dielectric loss）。

电介质性能与分类

根据体积电阻率、介电常数和介电损耗等参数的不同，可把电介质陶瓷分为电绝缘陶瓷即装置陶瓷和电容器陶瓷。此外，某些具有特殊性质，如压电性、铁电性及热释电性的电介质陶瓷，按性质分别称为压电陶瓷、热释电陶瓷和铁电陶瓷

用于制造电容器的陶瓷材料的性能要求：

（1）介电常数要尽可能高。介电常数越高，陶瓷电容器的体积可以做得越小。

（2）在高频、高温、高压及其它恶劣环境下稳定可靠。

(3) 介质损耗角正切值小。对于高功率陶瓷电容器，能提高无功功率。（4）比体积电阻高于1010Ω·m ，可保证在高温下工作。

（5）高的介电强度。

敏感陶瓷的分类:热敏、湿敏、光敏、压敏、气敏及离子敏感陶瓷。这类材料大多是半导体陶瓷，如ZnO、SiC、SnO2、TiO2、Fe2O3、BaTiO3和SrTiO3等。

热敏陶瓷(heat sensitive ceramics)是一类电阻率随温度发生明显