生物医用复合材料
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颗粒增强医用复合材料主要是掺入一种或多种无机化合物 颗粒的陶瓷基、高分子基生物医用复合材料。掺入的颗粒分布 在基体中或作为增强材料，或作为添加材料填充在骨架之中增 进生物材料的生物学性能。颗粒的增强效果与粒子在复合材料 中所占的体积百分述、分布的均匀程度、颗粒的大小、形状等 因素有关。常用的颗粒有氧化锆（ZrO2）、氧化铝（Al2O3）、 氧化钛（TiO2）等氧化物颗粒和羟基磷灰石（HA）等生物活 性陶瓷颗粒。
第六章 生物医用复合材料
第一节 概述
一、生物医用复合材料的概念
生物医用复合材料是由两种或两种以上不同材料复合 而成的生物医用材料，它主要用于人体组织的修复、替换和 人工器官的制造。
二、生物医用复合材料的分类
根据复合材料的三要素分类如下：
（1）按基体材料分类，有陶瓷基生物医用复合材料、高分子 基生物医用复合材料、金属基生物医用复合材料。
（2）按材料植入体内后引起的组织材料反应分类，有近于生 物惰性的复合材料、生物活性复合材料和可吸收生物医用复 合材料，其具体分类和用途见表6-1。
（3）按增强体的形态和性质分为纤维增强生物医用复合材 料和颗粒增强生物医用复合材料。
纤维增强生物医用复合材料是以纤维为增强体而形成的一 类生物医用复合材料，作为增强体的纤维有碳纤维和其他陶瓷 纤维、玻璃纤维、金属纤维和高分子纤维，基体材料主要是医 用高分子材料和生物陶瓷等。纤维在基体中起组成成分和骨架 作用，基体起粘结纤维和传递力的作用，纤维的性能、纤维在 基体中的含量、分布以及与基体材料的界面结合情况对复合材 料的力学性能影响较大。纤维增强生物医用材料，由于其结构 与人体组织非常相似，因此具有较大的发展潜力。
2.抗疲劳性能好
疲劳是材料在循环应力作用下的性能。由长3mm的热解 碳纤维无规则地分布于超高分子质量聚乙烯基体中形成的复合 材料，含10%～15%体积碳纤维时，其强度、刚性、抗疲劳 和抗摩擦性能均显著地高于聚乙烯。碳纤维的抗疲劳强度很高， 基体材料塑性好，即使出现了裂纹，但塑性形变能使裂纹尖端 锐化，从而减缓扩展，增强相与基体间的界面也能有效地组织 疲劳裂纹的扩展。
6.高温喷涂法
高温喷涂涂层工艺主要包括火焰喷涂、爆震喷涂和等离 子喷涂几种。这类涂层工艺的共同点是喷涂工具都是喷枪， 都是先将涂层原料放在喷枪产生的高温气流中熔融，然后熔 融的涂料立即喷涂到温度很低的基体表面，涂料冷凝成涂层。 这样，尽管在喷涂时熔融的温度很高，但被涂物体本身却保 持在很低的温度，使不耐高温的有机塑料、玻璃、金属等制 品的表面可以喷涂一层经熔融的熔点极高的氧化物陶瓷或碳 化物涂层。
（一）界面的浸润性
对复合材料浸润性的认识可以借鉴润湿理论加以解释。 把不同的液滴放到不同的固体表面上，有时液滴会立即铺展 开来覆盖固体的表面，这一现象称为润湿现象或浸润，有时 液滴仍然团聚成球状不铺开，这一现象称为润湿不好或不润 湿（见图6-1）。增强体与基体材料的润湿与否是制备性能 良好的复合材料的必要条件。
（一）生物活性陶瓷与生物活性陶瓷复合材料
1.HA-TCP复合材料
羟基磷灰石（HA）和磷酸三钙（TCP）都是生物相容性 良好的骨修复材料。作为骨缺损修复材料，TCP比HA具有更 好的生物可吸收性。
复合材料的组成、Ca/P以及其性能见表6-2。 一般来说，HA-TCP复合陶瓷材料要优于单相陶瓷材料， HA的重结晶对TCP陶瓷的断裂强度起到增强作用，HA-TCP致 密复合材料的断裂主要是穿晶断裂，其晶间断裂的强度也大于 纯单相陶瓷材料。 图6-5 为具有相同晶粒大小的烧结体，断裂强度随HA含 量变化的情况。
（四）界面的反应性
复合材料在受到载荷作用时，通过界面的相互作用，把 基体上的应力传递到增强体上。这就要考虑界面的粘结强度 与界面的反应性之间的关系。复合材料要发挥其性能优势， 要有适当的粘结强度，在研究界面结合强度的同时还必须考 虑到另一个作用，也就是在一定应力条件下能够脱粘，使增 强体在基体中拔出并互相发生摩擦。这种由脱粘而增大表面 所做的功、拔出功和摩擦力都能提高破坏功，有助于改善复 合材料的破坏行为。因此，如果想要使界面发生反应，以改 善界面粘结状态，则要在增强体表面引入活性基团；反之涂 以防止反应的惰性隔离层，使复合材料的界面具有适宜的结 合程度。
生物无机与无机复合材料常以氧化物陶瓷、非氧化物陶 瓷、生物玻璃、生物玻璃陶瓷、羟基磷灰石、磷酸钙等材料 为基体，以某种结构形式引入颗粒、晶片、晶须或纤维等增 强体材料，通过适当的工艺，改善或调整原基体材料的性能。 目前常见的生物无机医用复合材料主要有：生物陶瓷与生物 陶瓷复合材料、生物陶瓷与生物玻璃复合材料、生物残余应力
复合材料在成型、固化或凝固、烧成过程中往往能造成 收缩应力（一般为收缩，也有膨胀的情况），以及因增强体 与基体的热膨胀系数不匹配而造成材料内部的热应力，从而 形成材料的界面残余应力。它的存在对复合材料性能有较大 的影响，在生物医用复合材料中，界面的残余应力不仅影响 到材料的力学性能，而且影响到材料的生物学性能，界面的 残余应力可使材料性能变劣，甚至弯曲、变形开裂，使材料 在生理环境下的腐蚀加强，因此在制备纤维增强复合材料时， 要使纤维的热膨胀系数稍大于基体材料，使基体处于压应力 状态以增强复合材料的性能。
二、生物医用复合材料的复合准则
（一）颗粒增强复合材料的复合准则 （二）纤维增强复合材料的复合准则 （三）层状复合材料的复合准则
第三节 生物无机与无机复合材料
一、概述
生物无机医用材料，又称作生物陶瓷材料，由于其无毒 副作用，与生物组织有良好的亲和性、生物相容性、耐腐蚀 性和耐磨性，越来越受到重视。目前，生物体内近似惰性生 物材料、活性生物材料、可吸收生物材料已应用于人体硬组 织（如骨和齿）的替换、修补，与金属、高分子材料相比， 显示出其特有的生物学性能，但生物无机材料的脆性，使其 应用受到限制。
（二）复合材料的烧结技术
烧结是复合材料制备的一个基本工序，在烧结过程中，随 着温度升高和热处理时间延长，气孔不断减少，颗粒之间的结 合力不断增加，当达到一定温度和一定热处理时间，颗粒之间 结合力呈现极大值，超过极大值后，就会出现孔隙率增加、晶 粒增大等现象，导致材料机械强度降低。
三、复合材料的种类及其性能、特点和应用
2.注浆成型法
3.冷等静压成型法
冷等静压按粉料的装模及其受压形式可分为湿法和干法 两种，如图6-4所示。
4.溶胶-凝胶成型法
溶胶-凝胶成型法是一种先进的成型方法。它将无机或金 属有机化合物相继形成溶液、溶胶、凝胶而固化，然后再经干 燥和热处理制成陶瓷基复合材料。
5.涂层的熔烧法
把无机材料和粘结剂（通常为高温粘结剂）制成料浆， 再将料浆均匀涂敷于无机材料基体上，干燥后，在温度高于 料浆熔点的温度下加热烧结，通过液固界面的扩散形成涂层。
化学结合力就是化学键，它在金属基复合材料中有重要作 用。
根据上面三种结合力，生物医用复合材料界面的结合可以 有下面几种方式。
1.机械结合
这是基体与增强体之间纯机械性连接的一种结合形式，它 由粗糙的增强体表面及集体的收缩产生摩擦力完成。机械结合 在某些情况下是很重要的，特别对于表面粗糙并有沟槽的增强 体（如碳纤维），如同在正压力下把基体压入沟槽，最终形成 机械的“锚固作用”，增强其界面的结合能力。事实上，纯粹 的机械结合很难再复合时实现，但机械结合方式却存在于所有 的复合材料之中。
4.力学相容性好
生物陶瓷和金属材料与人体骨相比，其弹性模量过高， 力学相容性欠佳，用于承力部位时，由于材料和骨的弹性形 变不匹配，常产生应力屏蔽效应，导致植入体松动而失效。 模仿人体骨结构制成的羟基磷灰石颗粒增强高相对分子质量 聚乙烯人工骨材料，可通过控制羟基磷灰石含量，调整材料 的弹性模量、断裂强度和断裂韧性，使之与自然骨接近，同 时又因羟基磷灰石加入而使其具有表面生物活性。
三、生物医用复合材料的特点
1.比强度、比模量高
高分子基生物医用复合材料的突出优点是比强度、比模量 （即强度与密度之比、模量与密度之比）高。比强度高的材料 能承受较高的应力，而比模量高则说明材料轻而且刚性大。石 墨和碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥，通常含 纤维2%～6%，与PMMA骨水泥相比，其抗拉强度和弹性模 量可分别提高50%和40%，而纤维定向排列还可使复合材料 具备各向异性。
图 6-1 液体对固体表面的浸润情况
（二）界面的结合力和界面结合类型
界面的结合力有三类：机械结合力、物理结合力和化学结 合力。
机械结合力就是摩擦力，它决定于增强体的比表面和粗糙 度以及基体的收缩，比表面和粗糙度越大，基体收缩越大，摩 擦力也越大。机械结合力存在于所有复合材料中。
物理结合力包括范德华力和氢键，它存在于所有复合材料 中，在聚合物基复合材料中占有很重要的地位。
3.反应结合
反应结合是基体与增强材料之间发生化学反应，在界面上 形成化合物而产生的一种结合形式。在复合材料的基体与增强 体间形成化学键，则结合最为牢固。这一理论在纤维或颗粒增 强生物有机高分子复合材料中因偶联剂的应用得到证实。偶联 剂既有能与增强体起化学反应的官能团，又有能与基体起化学 反应的官能团，因而在界面上可以形成共价键，把两种性质差 异很大的材料牢固地结合起来。
第二节 生物医用复合材料的界面 与复合准则
一、生物医用复合材料的界面
复合材料界面是指复合材料中增强体与基体接触所构成 的界面。事实上复合材料界面是一层具有一定厚度（纳米以 上）、结构随基体和增强体而异、与基体有明显差别的新 相——界面相（或称界面层）。在考虑复合材料的复合条件 时，首先要对复合材料的界面性能作出评价。
2.溶解与润湿结合
溶解和润湿结合是基体与增强体之间发生润湿（接触角 ﹤90°），并伴随一定程度的相互溶解（也可能是基体和增强 体之一溶解于另一种中）而产生的一种结合形式。这种结合是 靠原子范围内电子的相互作用产生的，因此要求复合材料各组 分的原子彼此接近到几个原子直径的范围内才能实现。增强体 表面吸附的气体和污染物都会妨碍这种结合的形式。所以必须 进行预处理，除去吸附的气体和污染膜，在生物无机复合材料 中常常会利用低软化点的玻璃相使增强体与基体材料达到相互 的结合。
3.抗生理腐蚀性好
人体是一个极其复杂的生理环境，存在着影响材料性能的 各种因素，当材料植入体内后，与器官直接接触，就会对人体 组织产生多种反应；同时，人体也会对材料产生种种影响。对 金属材料来说，其主要问题就是腐蚀问题，体内的血液、间质 液、淋巴和滑液中均含有蛋白质、有机酸、碱金属和无机盐， 其中Na+、K+、Ca2+、Cl－等离子均为电解质，可使金属产生 均匀或一般腐蚀。而氧化铝和氧化锆等陶瓷具有高的耐磨性和 抗生理腐蚀性，可用于制造钛合金等人工髋关节的股骨头。等 离子喷涂的无机陶瓷-钛基人工种植牙和人工髋关节，赋予钛 合金表面以良好的生物活性和抗生理腐蚀性能，有效阻隔金属 离子向组织的析出。
4.混合结合
这种结合是最普遍的结合形式之一，在实际的复合材料中经 常同时存在多种结合形式。
（三）界面的稳定性
在生物医用复合材料中，对于非降解可吸收的复合材料界 面的稳定性尤为重要。植入体复合材料在生理体液、生理活动 等环境下，要求其界面能够长期保持稳定，如果复合材料在使 用或加工过程中由于界面发生变化而使性能下降或引起生物组 织反应，则这种复合材料就没有其应有的使用价值。
二、生物无机复合材料的成型、制备技术
（一）复合材料成型技术
成型工艺通常按加载方式分为模压（干压）、挤压、注射、 压注、冷等静压和热等静压。选择的成形方法有：形状复杂的 材料选用流动性好的浇注法、注射法；体积较大的用挤压、浇 注、塑坯法；精密尺寸的用注射、压注法等。
1.模压成型法
这种方法是沿单轴方向将金属模具内的粉末压缩成一定形 状和尺寸的压坯。卸压后，坯块从阴模中脱出。由于粉料之间 或粉料与金属模具之间的摩擦，不能将施加的压力均匀地传递 到成型体内，造成压力不均匀性，从而造成成型体密度和强度 的不均匀分布。图6-2 是单向压制和双向压制时，成型体密度 沿高度方向的分布情况。图6-3是单轴方向（从上方）加压的 压力分布。
第六章 生物医用复合材料
第一节 概述
一、生物医用复合材料的概念
生物医用复合材料是由两种或两种以上不同材料复合 而成的生物医用材料，它主要用于人体组织的修复、替换和 人工器官的制造。
二、生物医用复合材料的分类
根据复合材料的三要素分类如下：
（1）按基体材料分类，有陶瓷基生物医用复合材料、高分子 基生物医用复合材料、金属基生物医用复合材料。
（2）按材料植入体内后引起的组织材料反应分类，有近于生 物惰性的复合材料、生物活性复合材料和可吸收生物医用复 合材料，其具体分类和用途见表6-1。
（3）按增强体的形态和性质分为纤维增强生物医用复合材 料和颗粒增强生物医用复合材料。
纤维增强生物医用复合材料是以纤维为增强体而形成的一 类生物医用复合材料，作为增强体的纤维有碳纤维和其他陶瓷 纤维、玻璃纤维、金属纤维和高分子纤维，基体材料主要是医 用高分子材料和生物陶瓷等。纤维在基体中起组成成分和骨架 作用，基体起粘结纤维和传递力的作用，纤维的性能、纤维在 基体中的含量、分布以及与基体材料的界面结合情况对复合材 料的力学性能影响较大。纤维增强生物医用材料，由于其结构 与人体组织非常相似，因此具有较大的发展潜力。
2.抗疲劳性能好
疲劳是材料在循环应力作用下的性能。由长3mm的热解 碳纤维无规则地分布于超高分子质量聚乙烯基体中形成的复合 材料，含10%～15%体积碳纤维时，其强度、刚性、抗疲劳 和抗摩擦性能均显著地高于聚乙烯。碳纤维的抗疲劳强度很高， 基体材料塑性好，即使出现了裂纹，但塑性形变能使裂纹尖端 锐化，从而减缓扩展，增强相与基体间的界面也能有效地组织 疲劳裂纹的扩展。
6.高温喷涂法
高温喷涂涂层工艺主要包括火焰喷涂、爆震喷涂和等离 子喷涂几种。这类涂层工艺的共同点是喷涂工具都是喷枪， 都是先将涂层原料放在喷枪产生的高温气流中熔融，然后熔 融的涂料立即喷涂到温度很低的基体表面，涂料冷凝成涂层。 这样，尽管在喷涂时熔融的温度很高，但被涂物体本身却保 持在很低的温度，使不耐高温的有机塑料、玻璃、金属等制 品的表面可以喷涂一层经熔融的熔点极高的氧化物陶瓷或碳 化物涂层。
（一）界面的浸润性
对复合材料浸润性的认识可以借鉴润湿理论加以解释。 把不同的液滴放到不同的固体表面上，有时液滴会立即铺展 开来覆盖固体的表面，这一现象称为润湿现象或浸润，有时 液滴仍然团聚成球状不铺开，这一现象称为润湿不好或不润 湿（见图6-1）。增强体与基体材料的润湿与否是制备性能 良好的复合材料的必要条件。
（一）生物活性陶瓷与生物活性陶瓷复合材料
1.HA-TCP复合材料
羟基磷灰石（HA）和磷酸三钙（TCP）都是生物相容性 良好的骨修复材料。作为骨缺损修复材料，TCP比HA具有更 好的生物可吸收性。
复合材料的组成、Ca/P以及其性能见表6-2。 一般来说，HA-TCP复合陶瓷材料要优于单相陶瓷材料， HA的重结晶对TCP陶瓷的断裂强度起到增强作用，HA-TCP致 密复合材料的断裂主要是穿晶断裂，其晶间断裂的强度也大于 纯单相陶瓷材料。 图6-5 为具有相同晶粒大小的烧结体，断裂强度随HA含 量变化的情况。
（四）界面的反应性
复合材料在受到载荷作用时，通过界面的相互作用，把 基体上的应力传递到增强体上。这就要考虑界面的粘结强度 与界面的反应性之间的关系。复合材料要发挥其性能优势， 要有适当的粘结强度，在研究界面结合强度的同时还必须考 虑到另一个作用，也就是在一定应力条件下能够脱粘，使增 强体在基体中拔出并互相发生摩擦。这种由脱粘而增大表面 所做的功、拔出功和摩擦力都能提高破坏功，有助于改善复 合材料的破坏行为。因此，如果想要使界面发生反应，以改 善界面粘结状态，则要在增强体表面引入活性基团；反之涂 以防止反应的惰性隔离层，使复合材料的界面具有适宜的结 合程度。
生物无机与无机复合材料常以氧化物陶瓷、非氧化物陶 瓷、生物玻璃、生物玻璃陶瓷、羟基磷灰石、磷酸钙等材料 为基体，以某种结构形式引入颗粒、晶片、晶须或纤维等增 强体材料，通过适当的工艺，改善或调整原基体材料的性能。 目前常见的生物无机医用复合材料主要有：生物陶瓷与生物 陶瓷复合材料、生物陶瓷与生物玻璃复合材料、生物残余应力
复合材料在成型、固化或凝固、烧成过程中往往能造成 收缩应力（一般为收缩，也有膨胀的情况），以及因增强体 与基体的热膨胀系数不匹配而造成材料内部的热应力，从而 形成材料的界面残余应力。它的存在对复合材料性能有较大 的影响，在生物医用复合材料中，界面的残余应力不仅影响 到材料的力学性能，而且影响到材料的生物学性能，界面的 残余应力可使材料性能变劣，甚至弯曲、变形开裂，使材料 在生理环境下的腐蚀加强，因此在制备纤维增强复合材料时， 要使纤维的热膨胀系数稍大于基体材料，使基体处于压应力 状态以增强复合材料的性能。
二、生物医用复合材料的复合准则
（一）颗粒增强复合材料的复合准则 （二）纤维增强复合材料的复合准则 （三）层状复合材料的复合准则
第三节 生物无机与无机复合材料
一、概述
生物无机医用材料，又称作生物陶瓷材料，由于其无毒 副作用，与生物组织有良好的亲和性、生物相容性、耐腐蚀 性和耐磨性，越来越受到重视。目前，生物体内近似惰性生 物材料、活性生物材料、可吸收生物材料已应用于人体硬组 织（如骨和齿）的替换、修补，与金属、高分子材料相比， 显示出其特有的生物学性能，但生物无机材料的脆性，使其 应用受到限制。
（二）复合材料的烧结技术
烧结是复合材料制备的一个基本工序，在烧结过程中，随 着温度升高和热处理时间延长，气孔不断减少，颗粒之间的结 合力不断增加，当达到一定温度和一定热处理时间，颗粒之间 结合力呈现极大值，超过极大值后，就会出现孔隙率增加、晶 粒增大等现象，导致材料机械强度降低。
三、复合材料的种类及其性能、特点和应用
2.注浆成型法
3.冷等静压成型法
冷等静压按粉料的装模及其受压形式可分为湿法和干法 两种，如图6-4所示。
4.溶胶-凝胶成型法
溶胶-凝胶成型法是一种先进的成型方法。它将无机或金 属有机化合物相继形成溶液、溶胶、凝胶而固化，然后再经干 燥和热处理制成陶瓷基复合材料。
5.涂层的熔烧法
把无机材料和粘结剂（通常为高温粘结剂）制成料浆， 再将料浆均匀涂敷于无机材料基体上，干燥后，在温度高于 料浆熔点的温度下加热烧结，通过液固界面的扩散形成涂层。
化学结合力就是化学键，它在金属基复合材料中有重要作 用。
根据上面三种结合力，生物医用复合材料界面的结合可以 有下面几种方式。
1.机械结合
这是基体与增强体之间纯机械性连接的一种结合形式，它 由粗糙的增强体表面及集体的收缩产生摩擦力完成。机械结合 在某些情况下是很重要的，特别对于表面粗糙并有沟槽的增强 体（如碳纤维），如同在正压力下把基体压入沟槽，最终形成 机械的“锚固作用”，增强其界面的结合能力。事实上，纯粹 的机械结合很难再复合时实现，但机械结合方式却存在于所有 的复合材料之中。
4.力学相容性好
生物陶瓷和金属材料与人体骨相比，其弹性模量过高， 力学相容性欠佳，用于承力部位时，由于材料和骨的弹性形 变不匹配，常产生应力屏蔽效应，导致植入体松动而失效。 模仿人体骨结构制成的羟基磷灰石颗粒增强高相对分子质量 聚乙烯人工骨材料，可通过控制羟基磷灰石含量，调整材料 的弹性模量、断裂强度和断裂韧性，使之与自然骨接近，同 时又因羟基磷灰石加入而使其具有表面生物活性。
三、生物医用复合材料的特点
1.比强度、比模量高
高分子基生物医用复合材料的突出优点是比强度、比模量 （即强度与密度之比、模量与密度之比）高。比强度高的材料 能承受较高的应力，而比模量高则说明材料轻而且刚性大。石 墨和碳纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）骨水泥，通常含 纤维2%～6%，与PMMA骨水泥相比，其抗拉强度和弹性模 量可分别提高50%和40%，而纤维定向排列还可使复合材料 具备各向异性。
图 6-1 液体对固体表面的浸润情况
（二）界面的结合力和界面结合类型
界面的结合力有三类：机械结合力、物理结合力和化学结 合力。
机械结合力就是摩擦力，它决定于增强体的比表面和粗糙 度以及基体的收缩，比表面和粗糙度越大，基体收缩越大，摩 擦力也越大。机械结合力存在于所有复合材料中。
物理结合力包括范德华力和氢键，它存在于所有复合材料 中，在聚合物基复合材料中占有很重要的地位。
3.反应结合
反应结合是基体与增强材料之间发生化学反应，在界面上 形成化合物而产生的一种结合形式。在复合材料的基体与增强 体间形成化学键，则结合最为牢固。这一理论在纤维或颗粒增 强生物有机高分子复合材料中因偶联剂的应用得到证实。偶联 剂既有能与增强体起化学反应的官能团，又有能与基体起化学 反应的官能团，因而在界面上可以形成共价键，把两种性质差 异很大的材料牢固地结合起来。
第二节 生物医用复合材料的界面 与复合准则
一、生物医用复合材料的界面
复合材料界面是指复合材料中增强体与基体接触所构成 的界面。事实上复合材料界面是一层具有一定厚度（纳米以 上）、结构随基体和增强体而异、与基体有明显差别的新 相——界面相（或称界面层）。在考虑复合材料的复合条件 时，首先要对复合材料的界面性能作出评价。
2.溶解与润湿结合
溶解和润湿结合是基体与增强体之间发生润湿（接触角 ﹤90°），并伴随一定程度的相互溶解（也可能是基体和增强 体之一溶解于另一种中）而产生的一种结合形式。这种结合是 靠原子范围内电子的相互作用产生的，因此要求复合材料各组 分的原子彼此接近到几个原子直径的范围内才能实现。增强体 表面吸附的气体和污染物都会妨碍这种结合的形式。所以必须 进行预处理，除去吸附的气体和污染膜，在生物无机复合材料 中常常会利用低软化点的玻璃相使增强体与基体材料达到相互 的结合。
3.抗生理腐蚀性好
人体是一个极其复杂的生理环境，存在着影响材料性能的 各种因素，当材料植入体内后，与器官直接接触，就会对人体 组织产生多种反应；同时，人体也会对材料产生种种影响。对 金属材料来说，其主要问题就是腐蚀问题，体内的血液、间质 液、淋巴和滑液中均含有蛋白质、有机酸、碱金属和无机盐， 其中Na+、K+、Ca2+、Cl－等离子均为电解质，可使金属产生 均匀或一般腐蚀。而氧化铝和氧化锆等陶瓷具有高的耐磨性和 抗生理腐蚀性，可用于制造钛合金等人工髋关节的股骨头。等 离子喷涂的无机陶瓷-钛基人工种植牙和人工髋关节，赋予钛 合金表面以良好的生物活性和抗生理腐蚀性能，有效阻隔金属 离子向组织的析出。
4.混合结合
这种结合是最普遍的结合形式之一，在实际的复合材料中经 常同时存在多种结合形式。
（三）界面的稳定性
在生物医用复合材料中，对于非降解可吸收的复合材料界 面的稳定性尤为重要。植入体复合材料在生理体液、生理活动 等环境下，要求其界面能够长期保持稳定，如果复合材料在使 用或加工过程中由于界面发生变化而使性能下降或引起生物组 织反应，则这种复合材料就没有其应有的使用价值。
二、生物无机复合材料的成型、制备技术
（一）复合材料成型技术
成型工艺通常按加载方式分为模压（干压）、挤压、注射、 压注、冷等静压和热等静压。选择的成形方法有：形状复杂的 材料选用流动性好的浇注法、注射法；体积较大的用挤压、浇 注、塑坯法；精密尺寸的用注射、压注法等。
1.模压成型法
这种方法是沿单轴方向将金属模具内的粉末压缩成一定形 状和尺寸的压坯。卸压后，坯块从阴模中脱出。由于粉料之间 或粉料与金属模具之间的摩擦，不能将施加的压力均匀地传递 到成型体内，造成压力不均匀性，从而造成成型体密度和强度 的不均匀分布。图6-2 是单向压制和双向压制时，成型体密度 沿高度方向的分布情况。图6-3是单轴方向（从上方）加压的 压力分布。