纳米生物医学材料
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2、纳米生物医学材料的分类
生物活性材料
随着纳米技术的发展,生物活性杂化材料在保持柔韧性 的同时,弹性模量已接近硅酸硼玻璃,而且便于加入活性 物质,因此是一种开发生物材料的理想途径。JonesSM 等用TEOS(正硅酸乙酯) 、甲基丙烯酰胺在偶氮类引 发剂作用下,加入氯化钠制备出含钙盐的纳米SiO2 聚 合物复合材料,将其在人体液中放置1周后,可以观察到 其表面有羟基磷灰石层形成,因而具有较好的生物活性 。应用溶胶/ 凝胶技术制备纳米复合材料,同时在体系 中引入胺基、醛基、羟基等有机官能团,使材料表面具 有反应活性,可望在生化物质固定膜材料、生物膜反应 器等方面获得较大应用。
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1、纳米材料概述
对直径大于0.1微米的颗粒，表面 效应可忽略不计； 当尺寸小于0.1微米时，其表面原 子百分数急剧增长，甚至1克超微颗 粒表面积的总和可高达100平方米 ，这时的表面效应将不容忽略。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
当纳米微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长 以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征 尺寸相当或更小时，晶体的周期性边界条件被 破坏，非晶态纳米颗粒的表面层附近原子密度 减小，由此导致了电、磁、声、光、热、力等 各种性能呈现新的特性，这些特性称为小尺寸 效应。
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1、纳米材料概述
有趣的纳米效应：
通常情况下陶瓷是脆性材料，因而限制了它的 应用范围，而纳米陶瓷却变成了韧性材料，在 常温下能弯曲，不怕摔，坚固无比。 原来是导体的铜等金属，在尺寸减小到几个纳 米时就不导电了；而绝缘的二氧化硅等，当尺 寸减小到几个纳米或十几个纳米时，电阻会大 大下降，失去绝缘体特性，变得能够导电。
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2、纳米生物医学材料的分类
抗菌及创伤敷料用纳米材料
按抗菌机理，纳米抗菌材料分为三类
一类是Ag+ 系抗菌材料，其利用Ag+ 可使细胞膜上 的蛋白失活，从而杀死细菌。 第二类是光触媒型纳米抗菌材料，利用该类材料的 光催化作用，与H2O 或OH-反应生成一种具有强氧 化性的羟基以杀死病菌 第三类是C - 18A°纳米蒙脱土等无机材料，因其 内部有特殊的结构而带有不饱和的负电荷，从而具 有强烈的阳离子交换能力，对病菌、细菌有强的吸 附固定作用，从而起到抗菌作用。
材料科学分类方法：
纳米金属生物材料 纳米无机非金属生物材料 纳米高分子生物材料 纳米复合生物材料
在生物医学领域的应用：
细胞分离用纳米材料 细胞内部染色用纳米材料 抗菌及创伤敷料用纳米材料 组织工程中的纳米生物材料 生物活性材料
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2、纳米生物医学材料的分类
细胞分离用纳米材料
病毒尺寸一般约80～100nm，细菌为数百纳 米，而细胞则更大，因此利用纳米复合粒子性 能稳定、不与胶体溶液反应且易实现与细胞分 离等特点，可将纳米粒子应用于诊疗中进行细 胞分离。该方法同传统方法相比，具有操作简 便、费用低、快速、安全等特点。 美国科学家用纳米粒子已成功地将孕妇血样中 微量的胎儿细胞分离出来，从而简便、准确地 判断出胎儿细胞中是否带有遗传缺陷。
宏观量子隧道效应
电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年 来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量 子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观 的量子隧道效应。宏观量子隧道效应是基本的量子现象之 一. 当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应 。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电 子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法 正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0.25微米。目前 研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一 代器件。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工鼻
纳米人工鼻实际上是一种气体探测器，与燃气 监视器道理相同，可同时监测多种气体。英国 伯明翰大学正在研制“纳米鼻”来预报致哮喘 病发作的环境因素，一旦空气中含有易引发哮 喘病的气体如臭氧、一氧化碳及氮的氧化物时 ，其显示器就发出信号。
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3、纳米生物医学材料的应用
30/37
3、纳米生物医学材料的应 用
碳纳米管比钻石还耐用,其弹性如同人发，在 1cm2上可植100亿根，且敏感度很强，大大超 过人们的耳蜗纤毛； 高敏感度的碳纳米材料人 工耳蜗，可用于监听水中游动的微生物节奏， 监测水质。 在血液循环中流动的纳米听诊器，可监测特殊 细胞功能失调，使癌症等疾病得到早期诊断。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工眼球
我国四川大学研制的纳米人工眼球通过电脉冲 刺激大脑神经，使患者可“看”到外部的精彩 世界。纳米眼球的外壳是用纳米材料制成，纳 米材料是一种活性复合材料,眼球的外壳里面安 置微型摄像机与集成电脑芯片，通过这两个部 件将影像信号转化成电脉冲刺激大脑的枕叶神 经,从而实现可视功能。
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2、纳米生物医学材料的分类
组织工程中的纳米生物材料
材料支架在组织工程中起重要作用,因为贴壁依赖 型细胞只有在材料上贴附后,才能生长和分化。模 仿天然的细胞外基质2胶原的结构,制成的含纳米 纤维的生物可降解材料已开始应用于组织工程的 体外及动物实验,并将具有良好的应用前景。国内 清华大学研究开发的纳米级羟基磷灰石/ 胶原复 合物在组成上模仿了天然骨基质中无机和有机成 分,其纳米级的微结构类似于天然骨基质。体外及 动物实验表明,此种羟基磷灰石/ 胶原复合物是良 好的骨修复纳米生物材料。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在 水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗 粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向， 具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个 生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游 向营养丰富的水底。
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1、纳米材料概述
17/37
1、纳米材料概述
将纳米颗粒放到织物纤维中去，做成的衣服不沾 水又防污。 在食物中添加纳米微粒，可以除味杀菌，聪明的 厂家已利用这一技术生产出可以抗菌的冰箱。
纳米陶瓷粉体作为涂料的添加剂也得到广泛的应 用，这些特种涂料涂在塑料或木材上，具有防火 、防尘和耐磨的性能。
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1、纳米材料概述
16/37
1、纳米材料概述
在水处理方面，我们做出纳米孔膜，可以用于 海水淡化、污水处理。现在海水淡化的最高水 平是淡化1吨水成本是3块钱，但用纳米技术大 概几毛钱就能淡化1吨水。 玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁 玻璃和自洁瓷砖，任何粘在表面上的脏物，包 括油污、 细菌，在光的照射下，由于纳米的催 化作用，都可以变成气体或者容易被擦掉的物 质。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工线粒体
当细胞中的线粒体部分失去功能的时候，再来 增加氧供给水平，并不一定能使组织有效地恢 复，这时就需要直接释放三磷腺苷同时伴随着 有选择地释放和吸收其他的一些代谢产物，后 者是迅速恢复组织功能的有效手段。人工线粒 体装置，如同前面的供氧装置一样，只不过在 这里释放的是三磷腺苷而不是氧。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工红细胞
纳米人工红细胞的原理是用一个可以双向旋转涡轴的选通 栅门来控制氧气从小球中释放,通过调节涡轴旋转的速度和 方向，使小球内的氧气根据人体需氧的多少以一定的速率 释放到外部血液中，同时使供氧装置在富氧的地方具有吸 收氧气的功能而在需氧的地方具有释放氧气的功能； 同理 ，它还必须能在适当的地方吸收和释放二氧化碳。初步设 计的人工纳米红细胞是一个金刚石的氧气容器，内部有 1000个大气压，泵动力来自血清葡萄糖，它输送氧的能 力是同等体积天然红细胞的233倍,并具有生物碳活性。它 可以应用于贫血的局部治疗、人工呼吸、肺衰竭和体育运 动需要的额外耗氧等。
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2、纳米生物医学材料的分类
细胞内部染色用纳米材料
利用不同抗体对细胞内各种器官和骨骼组织的 敏感程度和亲和力的显著差异，选择抗体种类 ，将纳米金粒子与预先精制的抗体或单克隆抗 体混合,制备成多种纳米金/ 抗体复合物。借助 复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结 合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈 现某种特征颜色(如10nm 的金粒子在光学显 微镜下呈红色) ，从而给各种组合“贴上”了 不同颜色的标签，因而为提高细胞内组织的分 辨率提供了一种急需的染色技术。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却 发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。 例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到2纳米尺寸时 的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒 的熔点可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行 低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可 用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省 料又具高质量。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例 如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使 烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温 度下烧制成大功率半导体管的基片。
中药的有效成分一般都是油相的，如果在水相 当中纳米化，注射到患者血液当中，中药的有 效成份就会大大提高。
我们用特定性质的纳米材料界面材料去包覆中 药的有效成分，到了这种环境里因亲和而溶解 ，治疗成分就会释放出来，释放出来后就可以 治病，这样治疗成分就带有很强的靶向性，进 一步提高疗效。
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2、纳米生物医学材料的分类
小尺寸效应
特殊的力学性质
纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱 的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现 出甚佳的韧性与一定的延展性，使一些纳米材料，如 陶瓷材料具有新奇的力学性质。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为 它是由磷酸钙等纳米材料构成的。
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1、纳米材料概述
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了 原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在 超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小颜色愈黑， 银白色的铂（白金）变成铂黑；金属铬变成铬黑。 由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常 可低于1％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用 这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料 ，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外 又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
表面效应 小尺寸效应 宏观量子隧道效应
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1、纳米材料概述
表面效应
球形颗粒的表面积与直径的平方 成正比，其体积与直径的立方成 正比，故其比表面积（表面积/ 体积）与直径成反比。随着颗粒 直径的变小，比表面积将会显著 地增加，颗粒表面原子数相对增 多，从而使这些表面原子具有很 高的活性且极不稳定，致使颗粒 表现出不一样的特性，这就是表 面效应。
材料科学与工程学院
纳米生物医学材料
组员：何其云、李涛
¤目录¤
纳米生物医学材料的分类
纳米生物医学材料的应用 纳米生物医学材料发展现状
总结与展望
纳米材料
2/37
1、纳米材料概述
金属材料 高分子材料
生物化合物
纳米材料
半导体和超 导材料
硅酸盐材料
复合材料
3/37
1、纳米材料概述
纳米(nm)是一种计量单位，1纳米是1米的 十亿分之一 (1m=1,000,000,000 nm), 人 的一根头发丝的直径相当于6万个纳米。
4/37
花粉是纳米级的粒子
5/37
病毒也是纳米级的,３0-100nm.
1、纳米材料概述
纳米材料定义
纳米材料是指在三维空间中至少有 一维处于纳米尺度范围(1-100nm) 或由它们作为基本单元构成的材料 ，这大约相当于10~100个原子紧 密排列在一起的尺度。
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1、纳米材料概述百度文库
纳米材料具有传统材料所不具 备的奇异或反常的物理、化学 特性。
其它纳米生物医学材料的应用实例
模拟骨骼结构的纳米物质主要成分为与聚乙烯 混合压缩后的羟基磷灰石网，物理特性符合理 想的骨骼替代物。 通过优化纳米管制备制动器，将使人工肌肉得 到实现。有报道氟化钙纳米材料在室温下可以 大幅度弯曲而不断裂,金属陶瓷等复合纳米材料 则能更大地改变材料的力学性质,在医学上可能 用来制造人工器官。
2、纳米生物医学材料的分类
生物活性材料
随着纳米技术的发展,生物活性杂化材料在保持柔韧性 的同时,弹性模量已接近硅酸硼玻璃,而且便于加入活性 物质,因此是一种开发生物材料的理想途径。JonesSM 等用TEOS(正硅酸乙酯) 、甲基丙烯酰胺在偶氮类引 发剂作用下,加入氯化钠制备出含钙盐的纳米SiO2 聚 合物复合材料,将其在人体液中放置1周后,可以观察到 其表面有羟基磷灰石层形成,因而具有较好的生物活性 。应用溶胶/ 凝胶技术制备纳米复合材料,同时在体系 中引入胺基、醛基、羟基等有机官能团,使材料表面具 有反应活性,可望在生化物质固定膜材料、生物膜反应 器等方面获得较大应用。
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1、纳米材料概述
对直径大于0.1微米的颗粒，表面 效应可忽略不计； 当尺寸小于0.1微米时，其表面原 子百分数急剧增长，甚至1克超微颗 粒表面积的总和可高达100平方米 ，这时的表面效应将不容忽略。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
当纳米微粒的尺寸与光波波长、德布罗意波长 以及超导态的相干长度或透射深度等物理特征 尺寸相当或更小时，晶体的周期性边界条件被 破坏，非晶态纳米颗粒的表面层附近原子密度 减小，由此导致了电、磁、声、光、热、力等 各种性能呈现新的特性，这些特性称为小尺寸 效应。
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1、纳米材料概述
有趣的纳米效应：
通常情况下陶瓷是脆性材料，因而限制了它的 应用范围，而纳米陶瓷却变成了韧性材料，在 常温下能弯曲，不怕摔，坚固无比。 原来是导体的铜等金属，在尺寸减小到几个纳 米时就不导电了；而绝缘的二氧化硅等，当尺 寸减小到几个纳米或十几个纳米时，电阻会大 大下降，失去绝缘体特性，变得能够导电。
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2、纳米生物医学材料的分类
抗菌及创伤敷料用纳米材料
按抗菌机理，纳米抗菌材料分为三类
一类是Ag+ 系抗菌材料，其利用Ag+ 可使细胞膜上 的蛋白失活，从而杀死细菌。 第二类是光触媒型纳米抗菌材料，利用该类材料的 光催化作用，与H2O 或OH-反应生成一种具有强氧 化性的羟基以杀死病菌 第三类是C - 18A°纳米蒙脱土等无机材料，因其 内部有特殊的结构而带有不饱和的负电荷，从而具 有强烈的阳离子交换能力，对病菌、细菌有强的吸 附固定作用，从而起到抗菌作用。
材料科学分类方法：
纳米金属生物材料 纳米无机非金属生物材料 纳米高分子生物材料 纳米复合生物材料
在生物医学领域的应用：
细胞分离用纳米材料 细胞内部染色用纳米材料 抗菌及创伤敷料用纳米材料 组织工程中的纳米生物材料 生物活性材料
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2、纳米生物医学材料的分类
细胞分离用纳米材料
病毒尺寸一般约80～100nm，细菌为数百纳 米，而细胞则更大，因此利用纳米复合粒子性 能稳定、不与胶体溶液反应且易实现与细胞分 离等特点，可将纳米粒子应用于诊疗中进行细 胞分离。该方法同传统方法相比，具有操作简 便、费用低、快速、安全等特点。 美国科学家用纳米粒子已成功地将孕妇血样中 微量的胎儿细胞分离出来，从而简便、准确地 判断出胎儿细胞中是否带有遗传缺陷。
宏观量子隧道效应
电子具有粒子性又具有波动性，因此存在隧道效应。近年 来，人们发现一些宏观物理量，如微颗粒的磁化强度、量 子相干器件中的磁通量等亦显示出隧道效应，称之为宏观 的量子隧道效应。宏观量子隧道效应是基本的量子现象之 一. 当微电子器件进一步微型化时必须要考虑上述的量子效应 。例如，在制造半导体集成电路时，当电路的尺寸接近电 子波长时，电子就通过隧道效应而溢出器件，使器件无法 正常工作，经典电路的极限尺寸大概在0.25微米。目前 研制的量子共振隧穿晶体管就是利用量子效应制成的新一 代器件。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工鼻
纳米人工鼻实际上是一种气体探测器，与燃气 监视器道理相同，可同时监测多种气体。英国 伯明翰大学正在研制“纳米鼻”来预报致哮喘 病发作的环境因素，一旦空气中含有易引发哮 喘病的气体如臭氧、一氧化碳及氮的氧化物时 ，其显示器就发出信号。
29/37
3、纳米生物医学材料的应用
30/37
3、纳米生物医学材料的应 用
碳纳米管比钻石还耐用,其弹性如同人发，在 1cm2上可植100亿根，且敏感度很强，大大超 过人们的耳蜗纤毛； 高敏感度的碳纳米材料人 工耳蜗，可用于监听水中游动的微生物节奏， 监测水质。 在血液循环中流动的纳米听诊器，可监测特殊 细胞功能失调，使癌症等疾病得到早期诊断。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工眼球
我国四川大学研制的纳米人工眼球通过电脉冲 刺激大脑神经，使患者可“看”到外部的精彩 世界。纳米眼球的外壳是用纳米材料制成，纳 米材料是一种活性复合材料,眼球的外壳里面安 置微型摄像机与集成电脑芯片，通过这两个部 件将影像信号转化成电脉冲刺激大脑的枕叶神 经,从而实现可视功能。
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2、纳米生物医学材料的分类
组织工程中的纳米生物材料
材料支架在组织工程中起重要作用,因为贴壁依赖 型细胞只有在材料上贴附后,才能生长和分化。模 仿天然的细胞外基质2胶原的结构,制成的含纳米 纤维的生物可降解材料已开始应用于组织工程的 体外及动物实验,并将具有良好的应用前景。国内 清华大学研究开发的纳米级羟基磷灰石/ 胶原复 合物在组成上模仿了天然骨基质中无机和有机成 分,其纳米级的微结构类似于天然骨基质。体外及 动物实验表明,此种羟基磷灰石/ 胶原复合物是良 好的骨修复纳米生物材料。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的磁学性质
人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在 水中的趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗 粒，使这类生物在地磁场导航下能辨别方向， 具有回归的本领。磁性超微颗粒实质上是一个 生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠它游 向营养丰富的水底。
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1、纳米材料概述
17/37
1、纳米材料概述
将纳米颗粒放到织物纤维中去，做成的衣服不沾 水又防污。 在食物中添加纳米微粒，可以除味杀菌，聪明的 厂家已利用这一技术生产出可以抗菌的冰箱。
纳米陶瓷粉体作为涂料的添加剂也得到广泛的应 用，这些特种涂料涂在塑料或木材上，具有防火 、防尘和耐磨的性能。
18/37
1、纳米材料概述
16/37
1、纳米材料概述
在水处理方面，我们做出纳米孔膜，可以用于 海水淡化、污水处理。现在海水淡化的最高水 平是淡化1吨水成本是3块钱，但用纳米技术大 概几毛钱就能淡化1吨水。 玻璃和瓷砖表面涂上纳米薄层，可以制成自洁 玻璃和自洁瓷砖，任何粘在表面上的脏物，包 括油污、 细菌，在光的照射下，由于纳米的催 化作用，都可以变成气体或者容易被擦掉的物 质。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工线粒体
当细胞中的线粒体部分失去功能的时候，再来 增加氧供给水平，并不一定能使组织有效地恢 复，这时就需要直接释放三磷腺苷同时伴随着 有选择地释放和吸收其他的一些代谢产物，后 者是迅速恢复组织功能的有效手段。人工线粒 体装置，如同前面的供氧装置一样，只不过在 这里释放的是三磷腺苷而不是氧。
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3、纳米生物医学材料的应用
纳米人工红细胞
纳米人工红细胞的原理是用一个可以双向旋转涡轴的选通 栅门来控制氧气从小球中释放,通过调节涡轴旋转的速度和 方向，使小球内的氧气根据人体需氧的多少以一定的速率 释放到外部血液中，同时使供氧装置在富氧的地方具有吸 收氧气的功能而在需氧的地方具有释放氧气的功能； 同理 ，它还必须能在适当的地方吸收和释放二氧化碳。初步设 计的人工纳米红细胞是一个金刚石的氧气容器，内部有 1000个大气压，泵动力来自血清葡萄糖，它输送氧的能 力是同等体积天然红细胞的233倍,并具有生物碳活性。它 可以应用于贫血的局部治疗、人工呼吸、肺衰竭和体育运 动需要的额外耗氧等。
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2、纳米生物医学材料的分类
细胞内部染色用纳米材料
利用不同抗体对细胞内各种器官和骨骼组织的 敏感程度和亲和力的显著差异，选择抗体种类 ，将纳米金粒子与预先精制的抗体或单克隆抗 体混合,制备成多种纳米金/ 抗体复合物。借助 复合粒子分别与细胞内各种器官和骨骼系统结 合而形成的复合物，在白光或单色光照射下呈 现某种特征颜色(如10nm 的金粒子在光学显 微镜下呈红色) ，从而给各种组合“贴上”了 不同颜色的标签，因而为提高细胞内组织的分 辨率提供了一种急需的染色技术。
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1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的热学性质
固态物质在其形态为大尺寸时，其熔点是固定的，超细微化后却 发现其熔点将显著降低，当颗粒小于10纳米量级时尤为显著。 例如，金的常规熔点为1064℃，当颗粒尺寸减小到2纳米尺寸时 的熔点仅为327℃左右；银的常规熔点为670℃，而超微银颗粒 的熔点可低于100℃。因此，超细银粉制成的导电浆料可以进行 低温烧结，此时元件的基片不必采用耐高温的陶瓷材料，甚至可 用塑料。采用超细银粉浆料，可使膜厚均匀，覆盖面积大，既省 料又具高质量。 超微颗粒熔点下降的性质对粉末冶金工业具有一定的吸引力。例 如，在钨颗粒中附加0.1％～0.5％重量比的超微镍颗粒后，可使 烧结温度从3000℃降低到1200～1300℃，以致可在较低的温 度下烧制成大功率半导体管的基片。
中药的有效成分一般都是油相的，如果在水相 当中纳米化，注射到患者血液当中，中药的有 效成份就会大大提高。
我们用特定性质的纳米材料界面材料去包覆中 药的有效成分，到了这种环境里因亲和而溶解 ，治疗成分就会释放出来，释放出来后就可以 治病，这样治疗成分就带有很强的靶向性，进 一步提高疗效。
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2、纳米生物医学材料的分类
小尺寸效应
特殊的力学性质
纳米材料具有大的界面，界面的原子排列是相当混乱 的，原子在外力变形的条件下很容易迁移，因此表现 出甚佳的韧性与一定的延展性，使一些纳米材料，如 陶瓷材料具有新奇的力学性质。 研究表明，人的牙齿之所以具有很高的强度，是因为 它是由磷酸钙等纳米材料构成的。
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1、纳米材料概述
10/37
1、纳米材料概述
小尺寸效应
特殊的光学性质
当黄金被细分到小于光波波长的尺寸时，即失去了 原有的富贵光泽而呈黑色。事实上，所有的金属在 超微颗粒状态都呈现为黑色。尺寸越小颜色愈黑， 银白色的铂（白金）变成铂黑；金属铬变成铬黑。 由此可见，金属超微颗粒对光的反射率很低，通常 可低于1％，大约几微米的厚度就能完全消光。利用 这个特性可以作为高效率的光热、光电等转换材料 ，可以高效率地将太阳能转变为热能、电能。此外 又有可能应用于红外敏感元件、红外隐身技术等。
表面效应 小尺寸效应 宏观量子隧道效应
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1、纳米材料概述
表面效应
球形颗粒的表面积与直径的平方 成正比，其体积与直径的立方成 正比，故其比表面积（表面积/ 体积）与直径成反比。随着颗粒 直径的变小，比表面积将会显著 地增加，颗粒表面原子数相对增 多，从而使这些表面原子具有很 高的活性且极不稳定，致使颗粒 表现出不一样的特性，这就是表 面效应。
材料科学与工程学院
纳米生物医学材料
组员：何其云、李涛
¤目录¤
纳米生物医学材料的分类
纳米生物医学材料的应用 纳米生物医学材料发展现状
总结与展望
纳米材料
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1、纳米材料概述
金属材料 高分子材料
生物化合物
纳米材料
半导体和超 导材料
硅酸盐材料
复合材料
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1、纳米材料概述
纳米(nm)是一种计量单位，1纳米是1米的 十亿分之一 (1m=1,000,000,000 nm), 人 的一根头发丝的直径相当于6万个纳米。
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花粉是纳米级的粒子
5/37
病毒也是纳米级的,３0-100nm.
1、纳米材料概述
纳米材料定义
纳米材料是指在三维空间中至少有 一维处于纳米尺度范围(1-100nm) 或由它们作为基本单元构成的材料 ，这大约相当于10~100个原子紧 密排列在一起的尺度。
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1、纳米材料概述百度文库
纳米材料具有传统材料所不具 备的奇异或反常的物理、化学 特性。
其它纳米生物医学材料的应用实例
模拟骨骼结构的纳米物质主要成分为与聚乙烯 混合压缩后的羟基磷灰石网，物理特性符合理 想的骨骼替代物。 通过优化纳米管制备制动器，将使人工肌肉得 到实现。有报道氟化钙纳米材料在室温下可以 大幅度弯曲而不断裂,金属陶瓷等复合纳米材料 则能更大地改变材料的力学性质,在医学上可能 用来制造人工器官。