口腔材料學(xué)教學(xué)-材料的性能課件

口腔材料學(xué)教學(xué)材料的性能2015口腔材料學(xué)教學(xué)材料的性能2015材料的性能包括：一物理性能二力學(xué)性能三化學(xué)性能四生物性能材料的性能包括：一物理性能一、物理性能(一)尺寸變化(二)線脹系數(shù)(三)熱導(dǎo)率(導(dǎo)熱系數(shù))(四)流電性(五)表面張力和濕潤現(xiàn)象(六)色彩性一、物理性能(一)尺寸變化口腔材料學(xué)教學(xué)-材料的性能課件口腔材料學(xué)教學(xué)-材料的性能課件口腔材料學(xué)教學(xué)-材料的性能課件4.熱導(dǎo)率thermalconductivityλ=單位面積熱流量/溫度梯度式中:λ熱導(dǎo)率（又稱導(dǎo)熱系數(shù)）單位：瓦(特)每米開(爾文)，W/(m×K)

單位面積熱流量=熱流量/面積，瓦(特)每平方米，W/m-2熱流量：單位時間內(nèi)通過一個面的熱量，瓦(特)，W

意義：單位溫度梯度下的單位面積熱流量4.熱導(dǎo)率thermalconductivityλ=單位5.流電性galvanism

在口腔環(huán)境中存在異種金屬修復(fù)體相接觸時，由于不同金屬之間的電位不同，將會出現(xiàn)電位差，導(dǎo)致微電流產(chǎn)生。-

ZnCu

+H2SO4原電池工作原理示意圖意義：避免在口腔內(nèi)存在兩種金屬修復(fù)體相接觸，以避免不適感、腐蝕和保護牙髓組織不受損傷5.流電性galvanism在口腔環(huán)境中存（四）表面張力與濕潤現(xiàn)象表面張力：擴張表面單位所需要的力，單位：每米牛(N/m)潤濕性：液體在固體表面擴散的趨勢，為液體對固體的潤濕性，用接觸角（θ）表示其大小。接觸角：液體與固體表面接觸作切線與固、液界面之間的夾角。（四）表面張力與濕潤現(xiàn)象表面張力：擴張表面單位所需要的力，θ＝0°固體被液體完全潤濕θ≤90°液體的潤濕性良好θ＞90°液體的潤濕性差θ＝180°液體完全不潤濕

潤濕與接觸角的關(guān)系意義:接觸角愈小、潤濕性愈好、親水親組織性愈好θ＝0°固體被液體完全潤濕潤濕與接觸角的關(guān)系(五)色彩性色彩的本質(zhì)語言對色彩描述的局限性引入實物和數(shù)字描述的必要(五)色彩性色彩的本質(zhì)色彩的三個特性色調(diào)hue：指顏色的名稱彩度chroma(飽和度):指顏色的純度

明度value(明亮度):物體對光的反射性（非彩色只有明度的區(qū)別）色彩的三個特性色調(diào)hue：指顏色的名稱（非彩色只有明度的幾種常用的描述顏色方法

(1)肉眼觀察

(2)色卡、色片、比色板比色

(3)光譜、光電測定(4)孟塞爾色度系統(tǒng)（5）CIE色度系統(tǒng)

幾種常用的描述顏色方法

(1)肉眼觀察

(2孟塞爾色度系統(tǒng)基于嚴(yán)格的人類受試者測量的視覺反應(yīng)，在三度空間中確定顏色位置中心軸代表明度，與中心軸距離代表彩度，圍繞中心軸的角度代表色相。記錄表示方法：色相+明度值/彩度（HV/C）。如：5B5/5，是中等明度（5），中色度（5）的藍(lán)色（5B）孟塞爾色度系統(tǒng)基于嚴(yán)格的人類受試者測量的視覺反應(yīng)，在三度空間CIE（國際照明委員會）色度系統(tǒng)三原色：RGB

紅色：700.0nm

綠色：546.1nm

藍(lán)色：435.8nmCIE（國際照明委員會）色度系統(tǒng)三原色：RGBCIE色度系統(tǒng)的L*a*b*色彩表示法CIE色度系統(tǒng)的二、力學(xué)性能(一)應(yīng)力與應(yīng)變(五)疲勞與疲勞強度(二)

彈性與塑性(六)延性與展性(三)

應(yīng)力-應(yīng)變曲線(七)硬度(四)

回彈性與韌性(八)蠕變二、力學(xué)性能(一)應(yīng)力與應(yīng)變(五)疲勞與疲勞強(一)應(yīng)力與應(yīng)變stressandstrain應(yīng)力:

指物體內(nèi)部各點各個方向的力學(xué)狀態(tài)

α=F/S式中：F：外力（N）S：受力面積（mm2）α：應(yīng)力（MPa）(一)應(yīng)力與應(yīng)變stressandstrain應(yīng)力:應(yīng)力的形式：拉應(yīng)力：(tensilestress)

外力為拉力壓應(yīng)力：(compressivestress)

外力為壓力切應(yīng)力：(shearstress）

外力為剪切力

（旋轉(zhuǎn)應(yīng)力、綜合應(yīng)力）FFFFFF應(yīng)力的形式：拉應(yīng)力：(tensilestress)FFFF

應(yīng)變：指材料在外力作用下形狀

變化的量

ε=△L/Lo

式中：ε：

應(yīng)變

△L：長度增量（mm）

Lo

：

指定參考狀況下的長度(mm)

應(yīng)變：指材料在外力作用下形狀（二）彈性變形與塑性變形彈性變形階段

比例極限彈性極限（可逆）塑性變形階段

屈服強度極限強度斷裂強度（不可逆）（二）彈性變形與塑性變形彈性變形階段（三）應(yīng)力應(yīng)變曲線

研究材料機械性能常用的方法是測定應(yīng)力-應(yīng)變曲線。它是以應(yīng)力為縱坐標(biāo)，應(yīng)變?yōu)闄M坐標(biāo)繪制的曲線。對材料施加拉力、壓力、剪切力或彎曲力均可得到應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖

P：比例極限E：彈性極限Y：上屈服點Y':下屈服點A：極限強度C：斷裂強度彈性模量：E=應(yīng)力/應(yīng)變（比例變形階段）O（三）應(yīng)力應(yīng)變曲線研究材料機械性能常用的方法是測定應(yīng)力-（四）回彈性和韌性材料在彈性階段，單位體積所吸收的能量叫回彈，或回彈模量?；貜椥允遣牧系挚褂谰米冃蔚哪芰?。韌性是材料抵抗開裂的能力。（四）回彈性和韌性材料在彈性階段，單位體積所吸收的能量叫回彈（五）疲勞與疲勞強度疲勞：是指材料在循環(huán)（交變）應(yīng)力作用下發(fā)生的破壞。所受應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于極限強度，甚至小于彈性極限。疲勞強度：指材料抵抗疲勞破壞的能力。它表示在交變應(yīng)力作用下經(jīng)過無數(shù)次循環(huán)而不發(fā)生破壞的能力。在實際工作中，常在工作應(yīng)力低于屈服強度時發(fā)生斷裂，疲勞斷裂常產(chǎn)生于應(yīng)力高度集中或強度低的部位。常見的沖擊疲勞，冷熱疲勞、接觸疲勞、腐蝕疲勞等。（五）疲勞與疲勞強度疲勞：是指材料在循環(huán)（交變）應(yīng)力作用下發(fā)（六）延性和展性塑性：是材料在靜載荷作用下，產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。延性：材料受到拉力產(chǎn)生破壞之前的塑性變形能力，表示材料能夠塑性伸長、拉絲的能力。延伸率：拉伸斷裂后，總伸長與原始標(biāo)距長度的百分比，是反應(yīng)材料塑性變形的能力指標(biāo)。一般低延伸率于5%為脆性材料；高于5%為塑性材料，或延展性材料。金合金為19%。展性：壓應(yīng)力作用下產(chǎn)生塑性變形而不破壞的性能，反應(yīng)被加工塑成薄片的能力。（六）延性和展性塑性：是材料在靜載荷作用下，產(chǎn)生永久變形而不(七)硬度

硬度（hardness）:固體材料局部抵抗硬物壓人其表面的能力，代表材料抵抗彈性變形、塑性變形或破壞的能力。

布氏硬度

靜負(fù)荷試驗

洛氏硬度

魏氏硬度

努普硬度

動負(fù)荷試驗肖氏硬度負(fù)荷(七)硬度硬度（hardness）:固體材料局部抵抗硬物（八）蠕變?nèi)渥儯菏窃诤銘?yīng)力作用下，塑性應(yīng)變隨時間不斷增加的現(xiàn)象。該應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于屈服應(yīng)力；如銀汞合金、蠟蠕變與塑性變形不同，塑性變形通常在應(yīng)力超過彈性極限之后才出現(xiàn)，而蠕變只要應(yīng)力的作用時間相當(dāng)長，它在應(yīng)力小于彈性極限時也能出現(xiàn)。（八）蠕變?nèi)渥儯菏窃诤銘?yīng)力作用下，塑性應(yīng)變隨時間不斷增加的現(xiàn)三、化學(xué)性能（一）腐蝕和變色（二）老化（三）擴散和吸附（四）化學(xué)性粘接三、化學(xué)性能（一）腐蝕和變色（一）腐蝕和變色腐蝕材料由于周圍環(huán)境的生物和化學(xué)侵

蝕而造成的破壞或變質(zhì)變色腐蝕開始發(fā)生的階段，修復(fù)體表面變色或失去光澤（口腔用金屬短期內(nèi)將發(fā)生變色和腐蝕）（一）腐蝕和變色腐蝕材料由于周圍環(huán)境的生物和化學(xué)侵

均勻腐蝕：局部腐蝕：腐蝕只發(fā)生在材料表面某些部位腐蝕的形態(tài)腐蝕的類型濕腐蝕：有水存在干腐蝕：無水存在物質(zhì)受外界生物化學(xué)作用，迅速產(chǎn)生全面腐蝕

均勻腐蝕：局部腐蝕：腐蝕只發(fā)生在材腐蝕的形態(tài)腐蝕的類7種局部腐蝕類型孔蝕：表面小孔狀局部腐蝕縫隙腐蝕：發(fā)生在材料的縫隙內(nèi)，隙縫內(nèi)外離子或氣體濃度差別造成晶間腐蝕：發(fā)生于金屬晶粒邊界附近，金屬熱處理或冷加工不當(dāng)造成7種局部腐蝕類型磨損腐蝕：金屬表面同時受流體的磨損和腐蝕作用引起的破壞應(yīng)力腐蝕：當(dāng)應(yīng)力和腐蝕介質(zhì)同時存在時發(fā)生疲勞腐蝕:

周期應(yīng)力與腐蝕的共同作用引起材料的破壞選擇性腐蝕：成分和結(jié)構(gòu)不一的材料，一部分元素被腐蝕浸出，只剩其余組分構(gòu)成海綿狀物質(zhì)磨損腐蝕：金屬表面同時受流體的磨損和腐蝕作用引起的破壞（二）老化老化：材料在加工、儲存和使用過程中物理、

化學(xué)性質(zhì)和機械性能下降和破壞的現(xiàn)象

在口腔環(huán)境中材料均會發(fā)生老化，以高分子材料較明顯。老化原因

外因內(nèi)因物理、化學(xué)、生物機械、加工成型材料的組成和結(jié)構(gòu)（二）老化老化：材料在加工、儲存和使用過程中物理、老化原因（三）擴散和吸附擴散：物體原子、分子向周圍移動的現(xiàn)象

（主要表現(xiàn)為化學(xué)性溶解）吸附：離子、原子或分子之間，借助于靜

電力或分子間的范德華力所產(chǎn)生的

吸著現(xiàn)象

（主要表現(xiàn)為化學(xué)性沉積）（三）擴散和吸附擴散：物體原子、分子向周圍移動的現(xiàn)象（四）化學(xué)性粘接粘接：兩個固體借助于兩者界面間力的作用而產(chǎn)生結(jié)合的現(xiàn)象，包括物理、機械和化學(xué)性結(jié)合化學(xué)性粘接：粘接劑表面的原子或離子與被粘體表面的原子或離子間的結(jié)合，一般以共價鍵或離子鍵形式存在（四）化學(xué)性粘接粘接：兩個固體借助于兩者界面間力四、生物學(xué)性能（一）生物相容性（biocompatibility）（二）生物安全性（biologicalsafety）（三）生物有效性（effectiveness）（四）生物功能活性（biofunctionability）四、生物學(xué)性能（一）生物相容性（biocompatibili（一）生物相容性

概念影響因素范圍檢測方法表征評價方法

（一）生物相容性

概念影響因素1、生物相容性概念

指生物體和材料的相互接納程度，即材料在宿主的特定環(huán)境和部位，與宿主直接或間接接觸時所產(chǎn)生相互反應(yīng)的能力。生物相容性一方面是指材料在生物體內(nèi)能耐受宿主各系統(tǒng)作用而保持相對穩(wěn)定，不被排斥和破壞；另一方面指材料盡可能不引起宿主的異源性識別反應(yīng)，并與宿主組織形成長期的良好結(jié)合。材料-組織界面是生物相容性的關(guān)鍵部位。

1、生物相容性概念指生物體和材料的相互接納程度，即材料2、生物相容性的評價

生物相容性受多種因素的影響，評價材料生物相容性應(yīng)從微觀至宏觀、從局部至整體、從靜態(tài)至動態(tài)等反應(yīng)過程的規(guī)律和結(jié)果進行體外和體內(nèi)綜合性評價，不能僅依靠單項指標(biāo)。

2、生物相容性的評價生物相容性受多種因素的影響，評生物相容性評價的層次

組織水平細(xì)胞水平分子水平基因組學(xué)

蛋白組學(xué)

代謝組學(xué)機體水平分子水平三層次的評價不僅可以發(fā)現(xiàn)材料的微小生物學(xué)干擾，還可能揭示干擾的機制和過程免疫學(xué)試驗植入試驗細(xì)胞學(xué)試驗生物相容性評價的層次組織水平細(xì)胞水平分子水平基因組學(xué)蛋白3、生物相容性評價試驗

體外試驗揭示材料與組織之間的反應(yīng)性質(zhì)，了解材料與組織細(xì)胞的反應(yīng)關(guān)系。如細(xì)胞學(xué)試驗，遺傳學(xué)試驗，血液學(xué)試驗，蛋白吸附試驗，分子生物學(xué)試驗等。體內(nèi)試驗是為了進一步對材料處于動態(tài)時的生物學(xué)行為進行生物相容性檢測。如皮下、骨植入試驗，免疫學(xué)試驗、全身毒性試驗等。

3、生物相容性評價試驗體外試驗揭示材料與組織之間的反應(yīng)性質(zhì)4、生物相容性的判斷生物體對材料的接納程度可以通過生物體對材料在不同層次上的反應(yīng)指標(biāo)來判斷。生物體對材料的反應(yīng)程度小，說明接納程度大，生物相容性佳，反之則差。

比如：組織反應(yīng)：材料周圍的纖維包膜越薄，生物相容性越好；材料周圍的炎性細(xì)胞越少，生物相容性越好。細(xì)胞反應(yīng)：對細(xì)胞生長，增殖影響越小，生物相容性越好；反之則差。4、生物相容性的判斷生物體對材料的接納程度可以通過生物體5、生物相容性的范圍

生物相容性的概念范圍不僅局限于材料與機體的生物學(xué)反應(yīng)，還指材料與宿主產(chǎn)生相互作用時所涉及的生物物理學(xué)、生物化學(xué)，生物力學(xué)、生物電學(xué)等反應(yīng)系統(tǒng)的影響。

比如：機械性質(zhì)：作為骨組織替代材料的生物材料，在材料比重，硬度，彈性模量等方面越接近天然骨越好。電學(xué)性質(zhì)：材料的電學(xué)性質(zhì)與機體組織盡可能接近，在組織內(nèi)不能產(chǎn)生原電池效應(yīng)。5、生物相容性的范圍生物相容性的概念范圍不僅局限于材料6、生物相容性的影響因素

1、材料自身的類型、形狀、成分結(jié)構(gòu)及其表面特性，材料的化學(xué)、物理機械和電性能。2、材料與組織的接觸部位、方式、狀態(tài)與時間以及采用的方法。6、生物相容性的影響因素1、材料自身的類型、形狀、成分結(jié)構(gòu)（二）生物安全性生物安全性：材料進入臨床應(yīng)用前具有安全使用的性質(zhì)分類按接觸性質(zhì)分類按接觸時間分類表面接觸材料外部接入材料植入材料短期接觸<24h長期接觸<24h~30d持久接觸>30d（二）生物安全性生物安全性：材料進入臨床應(yīng)用前具有安全使用的口腔材料的生物安全性評價1、體外試驗細(xì)胞毒性試驗

采用體外組織細(xì)胞培養(yǎng)的方法，觀察材料對細(xì)胞增殖及形態(tài)的影響，評價材料的體外細(xì)胞毒性。方法：鉻釋放法，分子過濾法，瓊酯覆蓋法等，簡便快速靈敏口腔材料的生物安全性評價1、體外試驗2、體內(nèi)動物試驗檢測材料對機體的全身毒性作用及局部組織反應(yīng)2、體內(nèi)動物試驗檢測材料對機體的全身毒性作用及局部組織反應(yīng)3、特殊試驗為口腔臨床應(yīng)用前試驗，檢測材料對擬使用部位的組織毒性作用3、特殊試驗為口腔臨床應(yīng)用前試驗，檢測材料對擬使用部(三)生物有效性臨床試驗：評價材料對疾病治療有效與否，同時進一步觀察體內(nèi)對人體安全與否

材料檢測：安全性評價，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，動物試驗醫(yī)療機構(gòu)：臨床試驗資質(zhì)倫理要求：知情權(quán)，保密義務(wù)，權(quán)益保障試驗方案：全面系統(tǒng)，目的明確（14項內(nèi)容）試驗報告：全面記錄，正反兼顧（10項內(nèi)容）

全面考察材料對所治療疾病的有效程度和毒副作用(三)生物有效性臨床試驗：評價材料對疾病治療有效與否，同時（四）生物功能活性

概念范圍性質(zhì)（四）生物功能活性

概念1、生物功能活性概念

生物功能活性是指材料與宿主相互之間發(fā)揮最大生理功能活性的總稱，又可稱為生物活性。1、生物功能活性概念生物功能活性是指材料與宿主相互之間發(fā)2、生物功能活性范圍

材料與宿主接觸部位組織的梯度功能組成與結(jié)構(gòu)、生物物理化學(xué)、電學(xué)和生物力學(xué)相吻合的生物醫(yī)學(xué)范圍。2、生物功能活性范圍材料與宿主接觸部位組織的梯度功能組成3、生物功能活性性質(zhì)特點：材料與宿主的細(xì)胞與組織的相互作用過程中，能準(zhǔn)確識別、傳遞和交換物質(zhì)和能量，從而產(chǎn)生重組，并能與宿主正常的新陳代謝和生長發(fā)育過程相適應(yīng)的性質(zhì)3、生物功能活性性質(zhì)特點：在機體各種靜力和動力的作