浙江大学：《生物与医用材料》课程教学课件（讲稿）第二部分 医用材料及器械 第十四章 医用金属材料——低温热解碳与人工心瓣膜

第十四章低温热解碳与人工心瓣膜S14.1碳的晶体结构1.石墨结构：三个共价键，一个元金属键。以层片状结构存在，片层内C-C是共价键结合，片层间以金属键结合。因此，石墨在平行于片层的方向有很好的导电性。中B0.674nm图C0.1417nm+i0.2455nmFigure9-16.Crystal structureofgraphite.(From Ref.53.)

§14.1 碳的晶体结构 1. 石墨结构：三个σ共价键，一个π金属键。以层片状结构存在，片层内C-C 是共价键结合，片层间以金属键结合。因此，石墨在平行于片层的方向有很 好的导电性。 第十四章 低温热解碳 与 人工心瓣膜

2.金刚石结构：四个c共价键，以四面体结构存在。因此，金刚石不导电

2. 金刚石结构：四个σ共价键，以四面体结构存在。因此，金刚石不导电

c-DirectionCarbonVacantatomL-a-DirectionsiteStrong.covalentbond.低结晶度碳的几种存在形式：a)单层石墨；b)多层石墨晶体；c)非结晶碳；d）热解碳（前三种碳的混合体）

低结晶度碳的几种存在形式：a) 单层石墨；b)多层石墨晶体；c) 非结晶碳； d) 热解碳（前三种碳的混合体）

814.2低温热解碳的制备Heating热解碳涂层的制备。coilHeliumHydrocarbonBedofparticlesfluidized bygasstreamFigure 9-22. Schematic diagram showing particles being coated with carbon in afluidizingbed.(FromRef.51.)

§14.2 低温热解碳的制备 热解碳涂层的制备

814.3低温热解碳的性能1，力学性能：热解碳的强度显著高于石墨碳和非结晶碳，在制备过程中，参入一定量的Si，强度和耐磨损性能可进一步提高。Tableg-5.Propertiesof Various Types ofCarbonTypeGraphiteGlassyPyrolyticDensity(g/ml)1.5-1.91.51.5-2.024Elasticmodulus (GPa)2428Compressivestrength (MPa)138172517(575a)Toughness (m-N/cm3)b6.30.64.8"1.0 w/o Si-alloyed pyrolytic carbon,Pyrolite(Carbomedics, Austin, Tex.).b1m-N/cm2-1.45xi0-3in.-1b/in.3

§14.3 低温热解碳的性能 1. 力学性能：热解碳的强度显著高于石墨碳和非结晶碳，在制备过程中， 参入一定量的Si，强度和耐磨损性能可进一步提高

600LTIPyrolite500FRACTURESTRESS(MPa)400O3001.31.71.51.9DENSITY(g/cm3)热解碳的强度随材料密度的提高而增高

热解碳的强度随材料密度的提高而增高

28LTI Pyrclite26ELASTICMODULUS24(MPa)222018HOTOl161.61.41.82.0DENSITY(g/cm3)热解碳的弹性模量随材料密度的提高而增高

热解碳的弹性模量随材料密度的提高而增高

2.化学和生物学性能：低温热解碳的抗凝血性目前是所有材料中最好的COOHCOOH热解碳表面存在大COOHCOOH量的活性基团：羰COOH20基，羧基，氢氧基等。使热解碳具有OO优良的生物相容性，OH尤其是血相容性。OHOHOpen formLactonic form

2. 化学和生物学性能：低温热解碳的抗凝血性目前是所有材料中最好的。 热解碳表面存在大 量的活性基团：羰 基，羧基，氢氧基 等。使热解碳具有 优良的生物相容性， 尤其是血相容性

S14.4人工心瓣膜人的心脏中有四个心瓣膜，保证而液向一个方向流动。在这四个心瓣膜中，左心室的两个瓣膜容易失效，其中又以主动脉瓣（Ao）最易失效。Aorta这类病例可以通过置换人SuperiorPulmonaryvena cavaorteries工心瓣膜继续生存。目前临床上使用机械型和生物Pulmonary型两种人工心瓣，各有特veins点及适应症。R.AtriAtrium房AoM室InferiorRVentvena cavaLVent

§14.4 人工心瓣膜 人的心脏中有四个心瓣膜，保证血液向一个方向流动。在这四个心瓣膜中， 左心室的两个瓣膜容易失效，其中又以主动脉瓣（Ao）最易失效。 这类病例可以通过置换人 工心瓣膜继续生存。目前， 临床上使用机械型和生物 型两种人工心瓣，各有特 点及适应症。 房 室

1.各种类型的机械瓣：所有人工瓣均由基座和阀体（球、盘或碟片）组成。基座通常用钛金属制作，固定圈上覆盖以纤维织物，用于植入时缝合固定。阀体用聚合物、金属钛或碳纤维制作，通常表面涂以低温热解碳，以提高血液相容性。笼球瓣笼碟瓣早期使用的笼型

1. 各种类型的机械瓣： 所有人工瓣均由基座和阀体 （球、盘或碟片）组成。基座 通常用钛金属制作，固定圈上 覆盖以纤维织物，用于植入时 缝合固定。阀体用聚合物、金 属钛或碳纤维制作，通常表面 涂以低温热解碳，以提高血液 相容性。 笼球瓣 笼碟瓣 早期使用的笼型瓣