Bài gi ng Ơ

KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ Ỹ THUẬT Khoa KHƯ – ĐHB – ĐHQG TP

M

Chương 7
Vật liệu sinh học
Mục tiêu:
Mô tả ñược các quá trình và tham số quan trọng của các vật
liệu khác nhau
Mô tả ñược các thử nghiệm cơ học khác nhau và giải thích
ñược các ữ liệu
Mô tả ñược sự khác nhau giữa các kim loại, gốm, polymer
Mô tả một số kỹ thuật gia công ñược sử dụng ñể thay ñổi
các tính chất của vật liệu
Nhận biết ñược sự ngưng tụ và các phản ứng polymer hóa
bổ xung
Định nghĩa ñược các polymer nhiệt và nhiệt dẻo
Tính toán khối lượng phân tử trung bình của một polymer
Tính toán mức ñộ polymer hóa cho một polymer
Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Mục tiêu (tt) :
Mô tả các ñáp ứng sinh học ñối vớc các vật liệu ñược cấy
ghép
Mô tả các phương pháp chung ñể ước lượng khả năng tương
tích sinh học

Các tính chất cơ học c a vật liệu
Sức b n vật liệu ñược mô tả chung bởi ñường
cong ứng suất-biến dạng

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Các tính chất cơ học c a vật liệu
ể xây dựng ñược biểu ñồ này, một mẫu vật liệu
ñược tạo hình xương chó ñược kéo căng ra bằng
một máy thử nghiệm cơ học. Cung cấp một lực
Newto cho mẫu vật này ño sự biến dạng của
nó theo
Ứng suất, N/m2 hoặc là pascal ,
ñược tính bằng lực chia cho tiết diện cắt ngang
ban ñầu. Biến dạng, (%), ñược tính bằng sự
thay ñổi v chiếu dài chia cho chi u dài ban ñầu

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Các tính chất cơ học c a vật liệu
Đố i với biểu ñồ bên:
Vùng A=
Vùng B=
Điểm 1=


ờng cong nào ở trên cho biết ứng sử của một vật
liệu giòn
Một vật liệu dễ uốn
Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Các tính chất cơ học c a vật liệu
Tại sao các ng dụng sau ây là không tốt
• Sự thay thế mạch máu bằng một ống kim loại
• Sự thay thế nhựa silicone cho dây chằng hay gân
• Nhựa silicone dùng ñể nối các xương nứt gãy
• Việc ghép da bằng gốm dẻo…

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Kết cấu và các ñặc tính khác
c a vật liệu
Kim loại và hợp kim
Kim loại
ợc cấu tạo từ các nguyên tử mà ñược
giữ với nhau bởi các liên kết mạng tinh thể

Yếu tố nào làm cho kim loại có các ñặc tính dẫn
ñiện và dẫn nhiệt tốt

ph ng thuộc hình lập phương ñó, ñược
gọi là khối diện tâm (
)

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Trong mộ t số trường hợp, kim loại ở thể rắn sẽ
chịu những sự ñổi pha giữa các cấu trúc tinh thể
khác nhau khi nhiệt ñộ thay ñổi (sự biến ñổi thù
hình
Hợp kim là gì
Sự lệch mạng là gì, nó ảnh hưởng như thế nào
ñến tính chất của kim loại và các kỹ thuật gia
công ảnh hưởng ñến nó như thế nào
Sự gia công lạnh là gì và nó ảnh hưởng như thế
nào ñến các ñặc tính của kim loại
Sự xử lý nhiệt là gì và nó ảnh hưởng như thế nào
ñến các ñặc tính của kim loại
Thế nào là thép không gỉvà nó ñược chế tạo như
thế nào

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Kết cấu và các ñặc tính khác

Gốm và thủy tinh
á trình mà nhờ ñó gốm ñược sản xuất theo hình
dạng mong muốn:
Đầu tiên bột ñược xử lý ñể có ñộ tinh khiết cao
Mẻ bột ñược xử lý theo hình dạng sơ bộ mà
không ñược nung (green body)
The green body ñược ñưa lên một nhiệt ñộ mà
lúc ñó nó kết hợp thành một cấu trúc ñơn (ñược
gọi là sự tổng h p hay sự dung kết) hình thành
các hạt
ác phần ñược dung kết sau ñó ñược gia công
trên máy và tạo hình theo thiết kế cuối cùng
Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

acbon nhi t phân LT là gì

T

ại di n cho cái gì

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Kết cấu và các ñặc tính khác
c a vật liệu


-

Thermosetting

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Các ph n ứng polymer hóa
Sự polymer hóa ngưng tụ

Hầ ế
o
ế ạ ở
ñượ

ự nhi n
nh o

o

a ha i
h a ngưn

o
ụ

n)

ản ứn

ể ản ứn ớ
ả ứ g
ề

ả ứ g
ề
ố ự
hoặ
ở

ớ

ono

no

ể ñượ
f

ong

ế

nh

ở

ế

Po

Ví dụ:
H
n
ứ ñộ
ố ượng
ử

h a nế o
gg o

n

H

n

Chương 7: Vật liệu sinh học


Bài giảng CƠ SỞ KỸ THUẬT Y SINH – Ngành VẬT LÝ KỸ THUẬT - Khoa KHƯD – ĐHBK – ĐHQG TP.HCM 2006

Khối lượng phân t
nh hưởng ñến các
tính chất c a polymer

Hình 6-1: Độ b n và khối lượng phân tử của polyefin (phần lớn
polyetilen và propylen). Sự gia tăng sức b n nguyên nhân chính là do
việc giảm chuyển ñộng tương ñối của các chuỗi khi chúng trở nên dài