生物可降解金属材料体外腐蚀测试体系综述(英文)

随着生物可降解金属材料日益受到关注,大量的体外腐蚀测试体系被用来模拟其体内腐蚀行为。不同的测试体系具有其独特的优点和缺点。为建立一个合理的并且更接近体内真实情况的测试体系,对可降解金属材料的腐蚀机理和体外腐蚀测试体系进行总结。从电解质溶液的选择、样品表面粗糙度的影响、测试方法以及腐蚀速度的评价方法等几个方面进行阐述,得到以下初步结论:电解质溶液应该选择与体液成分接近的含有蛋白的缓冲模拟体液,样品表面粗糙度和溶液体积与样品表面积之比应该接近植入部位的实际要求,并且采用动态腐蚀测试方法,同时多种腐蚀速度评价方法应当相互参照。

煤基碳泡沫/聚氨酯相变复合材料的制备及储热性能

以煤基碳泡沫(CCF)作为骨架材料来封装改性固-固相变材料聚氨酯(PU),并实现其功能化应用。使用场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线粉末衍射仪(PXRD)、傅里叶变换红外(FT-IR)光谱仪、热重分析仪(TGA)、差示扫描量热(DSC)分析仪、热导测试仪对所得到的复合材料(PU@CCF)进行结构和特性表征。结果显示,聚乙二醇(PEG-6000)与异氰酸酯(HDI)反应制备聚氨酯的最优摩尔比例为1:2,煤基碳泡沫可以很好地阻止聚氨酯从复合材料中泄露出来。相较于聚乙二醇,复合材料的导热率上升了54%,经过200次热循环,复合材料保持了良好的稳定性,而且其相变主体材料PU的过冷度降低了10℃以上。基于碳泡沫骨架良好的导电性,加载高于0.8V的低电压就可实现聚氨酯电热相变储能,在1.1V电压驱动下,其电热转换效率可达75%。该工作是目前报道的最低电压下可实现电热相变转换的复合功能材料,为实现低成本相变复合材料的制备与功能化提供重要参考。

可生物降解性医用金属材料的研究进展

基于镁、铁和钨3种材料体系,综合评述了可生物降解性医用金属材料的最新研究进展,概述了可生物降解性医用金属材料的主要研究成果,详细介绍了材料的力学性能、腐蚀性能和生物相容性,并指出了目前研究中存在的科学问题,展望了未来研究的发展方向及临床的应用前景。

磁性纳米材料:化学合成、功能化与生物医学应用

磁性纳米材料,由于其独特的磁学性能、小尺寸效应,被广泛应用于生物医学领域.本文总结了磁性纳米材料的化学设计与合成、表面功能化方法,及其在核磁共振成像、磁控治疗、磁热疗和生物分离等生物医学领域的应用进展.

高温压电材料、器件与应用

作为重要的功能材料,压电材料已经在国民经济的多个领域里有着重要应用.随着现代工业的快速发展,特别是新能源、交通和国防工业的高速发展,功能材料的应用己经从常规使用转向极端环境下的服役.本文综述了具有高居里点的压电材料,包括钙钛矿型压电陶瓷、铋层状结构氧化物压电陶瓷、钨青铜结构压电陶瓷以及非铁电压电单晶等;介绍了其晶体结构特征和高温压电性能、最新研究进展,并列举了一系列的高温压电器件和应用,包括高温压电探测器、传感器、换能器和驱动器等.另外,本文总结了高温压电材料的热点研究问题,并展望了今后的发展方向.

大块非晶合金作为生物医用材料的探索性研究进展

大块非晶合金具有不同于晶态合金的独特性质,如高强度、高硬度、高耐磨耐蚀性、高疲劳抗力、低弹性模量、大弹性应变极限、屈服前基本上完全弹性、屈服时完全塑性、无加工硬化现象等。在将其作为结构材料大规模使用的同时,人们认识到了大块非晶合金生物医学研究的重要性和可行性。基于元素毒性考虑,Ti基、Zr基、Fe基、Mg基及Ca基被认为是最有可能未来得到医学应用的5类大块非晶合金体系,总结了国内外学者对这些材料在模拟体液下的腐蚀行为和离子溶出规律、细胞毒性和动物体内植入后对周围组织的影响等方面的最新研究成果,并且对大块非晶合金医学应用需要解决的问题、其未来发展方向及临床应用前景进行了展望。

共混/填充高分子复合材料界面力学行为实验研究进展

本文首先介绍了高聚物复合材料界面微观结构的特点和界面破坏的微观形式,在此基础上,详细回顾了粒子填充高分子复合材料和共混高分子合金两类材料的界面力学性能实验研究的进展,总结了研究粒子/基体界面力学性能的实验方法和用这些方法获得的实验结果。介绍的实验方法从宏观拉伸实验到细观在位拉伸实验,从定性的断口形貌分析到定量的界面强度和粘结能计算,从不同层次和角度阐述了研究界面性能各种方法的优缺点,最后,作者根据综合分析的结果,指出了实验研究界面力学性能遇到的主要困难来自实验仪器的局限性和实验方法的匮乏性,为了获得可靠的界面性能,一方面应该设计出利于表征的界面,另一方面需要在实验技术上有所创新,相信该文对于深入了解和研究共混/填充高分子复合材料的界面问题,以及其它类型材料的界面问题具有一定的借鉴意义。

多孔钽材料制备及其骨科植入物临床应用现状

多孔钽具有高孔隙率、低弹性模量、高摩擦系数、组织内生性及软骨传导性等特性,是理想的骨科材料。近年来,对多孔钽制备技术的研究以及多孔钽植入器械的临床应用取得令人鼓舞的结果。该文就多孔钽的材料制备及生物学特性,多孔钽植入器械在人工关节外科、脊柱外科等方面的临床应用进展作一综述。

磁性纳米材料的化学合成、功能化及其生物医学应用

从纳米材料的生长动力学模型出发,讨论磁性纳米材料的控制合成原理。总结磁性纳米材料的化学设计与合成、表面功能化及其在核磁共振成像和多模式影像等方面的应用研究最新进展。

导电纤维高分子复合材料研究现状与发展趋势

介绍了国内外专家在以不锈钢纤维、铜纤维、碳纤维为填充物的导电高分子复合材料方面的研究成果,比较了这几种复合材料的性能。阐述了限制导电高分子复合材料进一步发展的因素及改进措施。

有机硼小分子受体材料

有机太阳能电池具有柔性、重量轻、溶液加工、成本低的突出优势,适合未来在便携式能源中应用,是当前的国际科学研究热点1–4。有机太阳能电池以有机/高分子给体材料和受体材料的共混物作为光电活性层。受益于稠环芳烃类小分子受体材料的开发,近几年来有机太阳能电池领域迅速发展,其单结器件的效率已经超过了14%,展现了巨大的应用潜力3。为了更好地吸收太阳光,把光能转化为电能,活性层中的受体材料需要有宽的吸收光谱,以与太阳光光谱更好地重叠。

基于实际工程案例的SBS改性沥青卷材耐久性分析

对2个分别服役12年和20年的位于北京市的SBS改性沥青卷材屋面防水工程实际案例进行了现场勘测和取样检测,通过一系列标准化实验表征了样品的若干关键性能。分析总结了样品性能劣化程度及原因,从实际工程案例角度评价了SBS改性沥青卷材的耐久性。研究表明,工程案例中的SBSⅠ型和Ⅱ型改性沥青卷材性能虽然均有不同程度劣化,但与防水功能相关的性能保持较好,还没达到SBS改性沥青卷材功能失效标准,说明这2个案例中的防水卷材仍具备防水功能。在北京地区平屋面SBSⅠ型改性沥青卷材具有12年以上耐久年限的可能,SBSⅡ型改性沥青卷材具有20年以上耐久年限的可能。

气炮加载下PBXs替代材料中的应力波幅衰减特性

利用白糖、环氧树脂E–51、乙二酸、增塑剂、固化促进剂等通过配方形成的高聚物粘结炸药(PBXs)替代材料,通过一级轻气炮实验,研究了材料在一级轻气炮加载条件下的应力波传播特性,研究发现应力波幅衰减服从指数衰减规律。计算出冲击波波速约为1 500 m/s,波长约为1.5×10^(–3) m,通过和白糖颗粒直径的比较分析了应力波幅衰减的机理主要来自于粘结剂的粘性和颗粒滑移与破碎的能量耗散。将PBXs替代材料处理为黏弹性材料,利用Maxwell模型来表征材料在气炮加载下的应力应变关系,并在此基础上研究了材料松弛时间特性。研究发现,随着应变率的增加,PBXs替代材料的松弛时间反而减少,并且呈现出明显的幂率关系,在准静态条件下的松弛时间的应变率相关性在气炮加载下依然存在,从细观尺度下材料微结构运动特征给出了这种相关性的机理解释。

液晶聚氨酯材料的合成及应用研究进展

简要介绍了液晶聚氨酯材料的分类,分析了主链型液晶聚氨酯与侧链型液晶聚氨酯的合成方法及其结构与性能。综述了液晶聚氨酯材料在液晶显示、光致诱导、形状记忆、生物医药等方面的研究与应用,并提出了其今后的发展方向。

稀土永磁纳米材料的化学法制备及其磁学性能

器件小型化、集成化的发展,对传统稀土永磁材料提出了小体积、高磁能积和综合磁学参数优良的要求,材料的纳米化是实现该目标的潜在途经。化学法在制备稀土永磁纳米材料中具有独特的优势,本文介绍了化学法制备稀土永磁纳米材料的最新进展,并展望了其未来发展方向。

Co/C微波吸收性能及Co/C-聚氨酯相变复合材料的微波-热转换性能

通过热解金属有机骨架ZIF-67的方法成功制备了具有优异微波吸收性能的Co/C碳基复合材料。在600℃热解温度下获得的吸收剂质量分数为35%的样品,最小反射损耗可达到-54.30 dB,其厚度仅为1.75 mm。通过分析样品的损耗能力和阻抗匹配等微波吸收特性,发现复合材料中的骨架结构等对其阻抗匹配性能有非常大的影响。并通过原位复合的方法制备了分散均匀的Co/C-PU相变复合材料,初步研究了其微波-热转换性能。实验表明,微波吸收剂的添加量对其微波-热转换性能影响显著,发热效率随添加量成倍升高。本文研究的Co/C-PU相变复合材料在电磁屏蔽、雷达红外兼容隐身等方面具有很大的应用潜力。此外,固固相变材料结合微波热效应的快速高效等特点,用于储能或者其他热应用也有独特的优势。

以绕丹宁和噻唑烷-2,4-二酮为端基的不对称结构有机受体分子的设计合成与构性关系探讨

分别以绕丹宁和噻唑烷-2,4-二酮单元为端基、IDT为中心核设计合成了一个新型不对称结构的有机小分子受体IDT-2,并通过与两端均以绕丹宁或噻唑烷-2,4-二酮受体单元的对称小分子受体IDT-1和IDT-3进行对比,探讨了分子结构与性能之间的关系。研究发现,从IDT-1到IDT-3,随着两端的绕丹宁基团被噻唑烷-2,4-二酮基团逐步取代,这类小分子受体的吸收光谱显著蓝移,光学带隙E_g^(opt)逐步增大,LUMO和HOMO能级也逐渐抬升。随后我们分别以这三个小分子为受体、P3HT为给体共混构建活性层而制备了有机太阳能电池,结果表明,以两端均为绕丹宁单元的对称结构小分子受体IDT-1构建的电池器件具有最高的光电转换效率(PCE),相应的J_(sc)和FF值也最大,而V_(oc)则最低;而以两端均为噻唑烷-2,4-二酮基团的对称结构小分子受体IDT-3的电池器件,其V_(oc)最高,但其J_(sc)和FF则最低,PCE值也最小。对于IDT-2而言,由于分子只有一个绕丹宁单元被噻唑烷-2,4-二酮所取代,其V_(oc),J_(sc)和PCE均介于IDT-1与IDT-3之间。由此说明,尽管噻唑烷-2,4-二酮基团的引入能有效提升器件V_(oc),但却不利于改善其J_(sc)和FF,因此受体的分子设计中如何平衡电池器件的几种光伏性能参数而获得高的光电转换效率仍是十分重要的研究课题之一。

NiMnGa铁磁性形状记忆合金颗粒／树脂智能复合材料的研究进展

介绍了NiMnGa铁磁性形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料的制备、温度场和磁场响应特性以及阻尼性能的最新研究进展。与NiMnGa多晶材料相比,NiMnGa铁磁性形状记忆合金颗粒/树脂智能复合材料具有很好的加工成型性能,克服了NiMnGa多晶材料的脆性,同时表现出良好的温度场响应特性和阻尼性能,是一种很有发展前景的新型驱动器材料和阻尼材料。在磁场响应方面,新型铁磁性形状记忆合金(NiCoMnIn、NiCoMnSb、NiCoMnGa)/树脂智能复合材料将是未来研究的重点。

三维块体纳米晶材料的制备及应用

综合评述了三维块体纳米晶材料的最新研究进展。概述了三维块体纳米晶材料的常用制备方法及新颖制备技术,并对各种制备方法进行了综合比较,指出其优缺点及已有实际应用的材料体系;介绍了三维块体纳米晶材料的性能表现;展望了三维块体纳米晶材料的未来研究发展方向及其在新领域的应用前景。

新型超细晶铜材料植入大鼠子宫中Cu2+释放及对子宫组织的影响

目的:研究新型超细晶铜材料与普通铜材料植入大鼠子宫腔的Cu2+释放以及对子宫形态的影响。方法:将普通铜材料(对照组)和新型超细晶铜材料(实验组)铜丝,分别植入12周龄雌性Wistar大鼠左侧子宫,右侧未植入子宫为自身对照。分别在12 h、1 d、3 d、7 d、15 d和30 d处死大鼠,收集外周血清、宫腔灌洗液、子宫和肝脏组织,用电感耦合等离子体原子发射光谱仪(ICP)测定样本中Cu2+的含量,并对子宫组织行常规组织形态学分析。结果:宫腔植入铜材料后,与对照组相比,实验组大鼠血清及肝脏组织中的Cu2+浓度无差异。两组宫腔灌洗液中Cu2+浓度在植入3d时最高,7d、15d时降低且实验组低于对照组(P<0.05);两组子宫组织Cu2+浓度在植入12 h时最高,植入1d、3d时降低(P<0.05),随后趋于平稳,且植入7d、15d时实验组Cu2+浓度低于对照组(P<0.05)。两组子宫组织在植入早期表现为急性无菌性炎症,但实验组组织损伤修复显示更快。结论:新型超细晶铜材料作为宫内节育器新材料,能够在时间和程度上显著降低Cu2+暴释现象,有望成为替代现有铜材料的重要选择。