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1、镁基大分子自组装纳米生物功能光敏涂层材料涂层研究31、相关定义1.1、发射率的相关概念前面介绍的是黑体辐射的基本定律,但是,黑体也只是一种理想化物体,实际物体并不能像黑体那样完全的辐射和吸收,为表征这个区别,需要引入发射率的概念。发射率:表征指定材料的特征常数,也成为黑度或比辐射率,定义为在相同条件下,任何物体的辐射出射度与黑体的辐射出射度之比[26],用符号ε表示。发射率是一个无量纲物理量,数值的大小表征了实际物体接近黑体辐射量的程度,规定黑体的发射率为1,实际物体发射率则是介于0到1之间的数值。由于发射率与测量方向有关,所以又可以有以下几种定义:半球发射率:辐射体单位面积
2、向半球空间的辐射出射度与同温度下黑体的辐射出射度之比,表征了物体在半球空间内的发射量接近黑体发射率的程度。方向发射率:又称为定向发射率或角比辐射率。表示与辐射表面法线方向成θ角的小立体角内测量的发射率,当θ角为0时,称为法向发射率。实际物体的发射率具有以下基本规律:金属的发射率是相当低的,但是它随着温度的增加而升高,特别是当其表面形成氧化层时,发射率甚至能成倍增加;非金属的发射率一般很高,随温度的升高发射率一般是降低的;对于非透明材料的辐射发生在表面几个微米之内,是材料5表面状态的函数,与尺寸无关,因此涂层式漆的表面的发射率是涂层本身的特性,而不是基体的表面特性。1.2、生物
3、材料定义生物医用材料是生物材料的重要分支之一,是对生物体进行诊断、治疗、替换坏死组织、器官,或增进组织器官功能的材料,其定义随着生命科学及材料科学的发展而演变[2]。80年代末,曾被美国Clemson大学生物材料顾问委员会定义为”与活体接合的人工非生命材料”[3]。随着人体植入材料发展到活组织阶段,如细胞体外繁殖生长组织等,前述生物材料这一狭义定义已趋淘汰。1992年美国教授J.Black在《材料的生物学性能》一书中,将其定义为”用于取代、修复活组织的天然或人造材料”[4]。1994年师昌绪在《材料大辞典》一书中,将生物材料定义为一类人工或天然的材料,它可以单独、或与药物一起
4、制成成品,用于组织、器官的治疗及替代,最终目的是能够修复或替代人体组织、器官,实现其生理功能[5]。1.3、位错的概念和分类晶体中存在位错已是从事材料科学工作的人们所熟知的了,位错不论是单独地或者是集体地都会影响晶态固体的力学、物理、化学行为,对这些行为的本质的了解不可避免地要了解位错性质。在1907年,Volterra解决了一类弹性体中的内应力不连续弹性问题,把它称为位错。位错是晶体中的一种”线”型畸变,它的形成过程称为Volterra过程,具体步骤如下[104]:(1)在弹性体内割开一个以C为界的割面S,如图2.1所示。(2)使割面两侧位移产生相对位移D(r)。在相对位移
5、过程中两侧不发生歪曲变形。(3)割面两侧位移后,如果产生空隙,在空隙中填满相同的物质;如果产生重叠,把多余的物质去掉。(4)把割面的两侧重新粘合,并去除操作过程所加的外力。10经过这样操作后就产生内应力场,其内应力沿C是不连续的,C环称为Volterra位错。这个位错的弹性性质显然取决于位错环C的位置以及产生位错时割面两侧的相对位移D(r)。上面讨论的任意形状的位错环结果是复杂的,但不论如何复杂的位错线都可以看成是由以下两种简单的位错混合构成:刃型位错和螺型位错[72]。刃型位错的原子(线的交点为原子位置)排列如图2.2所示。整个半晶体在E处多出一排原子,与纸面垂直并且过AB
6、线的平面把原子分成两部分,这两部分原子沿AB面产生相对位移,使晶格发生畸变,好象上半部分受到压缩,下半部分受到拉伸,上半部分比下半部分多半个晶面EF,称为正刃型位错。反之,为负刃型位错。螺型位错的原子排列如图2.3所示。EF面的右方晶格不动,但EF面的左方晶格的上平面A及其以上部分向后移动,下平面B及其以下部分向前移动。如果固定不动的原子与相邻的移动原子,在滑移前坐落在许多相互平行的圆周上,则在滑移后这些圆周变成一根螺旋线,如图2.3中的虚线所示。螺型位错不含有额外的半个晶面,比刃型位错受到的限制少,容易产生滑移。图中所示的螺型位错是左旋的,若按相反的方向滑移的螺型位错则是右
7、旋的。如果把晶体看成连续介质,晶体中的位错看成晶体上切割的一平面,使平面分割的两部分发生相对位移,然后把裂纹焊好,或填上少量材料,于是在晶体中产生内应力,所产生的内应力可以用弹性理论去研究,这内应力场称为位错应力场。在1939年,Burgers提出了描述位错的一个重要特征量—Burgers矢量。Burgers矢量b是三种单位位错的矢量和,这三种位错是刃型位错的滑移bx、刃型位错的位错线CSb图2.1割面EBFA图2.2刃型位错BAEF图2.3螺型位错11攀移by和螺型位错的滑移bz,即b=bxx+byy
