Ⅰ 镍钛诺的限制
镍钛记忆合金作为一个长期植入人体的生物材料(如心脏支架),不仅要有一个良好的生物力学功能,还要有一个良好的耐蚀性和生物相容性。尽管镍钛记忆合金在医学领域应用取得了很大的进步,但是由于镍钛记忆合金仍然含有近50%的镍,镍作为一种潜在的致癌物与过敏原,给镍钛记忆合金作为一种长期植入物带来了巨大的困难。但是镍也表现在大量不锈钢和钴铬合金。通过正确处理(通过电解抛光或钝化)镍钛诺,镍钛诺表面将形成一个非常稳定的二氧化钛保护层,充当一个非常有效的和可自我修复的屏障阻碍镍离子的交换。实验一再表明镍钛诺释放镍离子的速度要慢于不锈钢。今天的镍钛记忆合金血管支架并没有观察到明显的腐蚀或镍的释放,同时患者术后也未产生过敏。
在镍钛诺中总是含有杂质例如Ti2NiOx。所有的金属都含有杂质,这些不可分离的杂质是无处不在的。在一定程度上我们可以控制杂质的大小、分布和类型。理论上说,部分杂质会影响镍钛诺的金属疲劳性,但是到目前为止所有的研究都没有表现出太明显的差异。
另一个镍钛诺面临的主要限制是其本身和其他材料一直难以焊接。在过去的十年,激光焊接镍钛诺已经成为一个相对常规的流程。更多研究包括使用其他方法焊接和与其他金属合金焊接已经取得重要进展。

Ⅱ 钛镍记忆合金缝合线和钛镍合金缝合线的区别
镍钛合金与钛镍合金相比,看哪种元素含得更多。含量5:5的也叫钛镍合金。 钛镍合金是钛合金的一种。 钛镍合金因为属于缉常光端叱得癸全含户金属间化合物,熔炼出来比较脆,后续加工有技术要求。这是技术秘密,没人告诉你的。
Ⅲ 急问病友,脊柱侧弯手术,北京301医院技术好不好 比如那里的王岩医生
记忆合金矫正脊柱手术就是北京301医院卢世璧院士发明的。301医院就是中国人民解放军总医院,卢老年事已高,不亲自做手术了,您说的这位医生就不太清楚了,不过应该不会差吧。本人不是学医的,个人所知,仅供参考。
您看一下这个视频吧,中央电视台采访卢世璧院士的,第二十六分钟左右开始讲治疗脊柱侧弯的。
http://v.youku.com/v_show/id_XMzUzODc3Njg=.html
关于记忆合金的问题就要请教专业人士了,我在网络上查到记忆合金有以下种类:
1、钛镍形状记忆合金下尿路扩展支架
2、记忆合金食道支架
3、记忆合金作为防伪材料的应用
4、医用高强度记忆合金矫形棒
5、一种记忆合金薄壁管内支架
6、网格状记忆合金超弹性文胸托杯
7、记忆合金食道支架
8、记忆合金人体椎体
9、记忆合金防伪标志
10、单侧骨皮质记忆合金钉
11、一种记忆合金易拆卸环抱式加压接骨器
12、记忆合金无声脉动电机
13、记忆合金脊柱棒
14、形状记忆合金温控器
15、灭火器用记忆合金弹簧收缩式感温驱动装置
来源:http://ke..com/view/283570.htm?fr=ala0_1_1
尽管卢世璧院士已经告别临床了,关于他的介绍您还是可以登录301医院或者中国工程院网站查询。另外,所谓“院士”就是中华人民共和国对杰出成就科学家授予的终身制最高荣誉称号。
Ⅳ 钛是稀有金属吗有什么性质和用途
钛是一种过渡金属,在过去一段时间内人们一直认为它是一种稀有金属。从20世纪40年代以后,钛及其化合物被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、医疗以及石油化工等领域;因为钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀等优点;钛外观似钢,具有银灰光译。钛的强度大,钛合金抗拉强度达180kg/mm3。钛的特性是密度小(4.51g/cm3),硬度大,熔点高(1675℃),高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用,但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。钛很容易溶解于H2SO4中,钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强.钛在地壳中约占总重量的0.42%,在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种.目前钛的用途发展很快,已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
极细的钛粉,是火箭的好燃料;钛的抗腐蚀能力,比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢长10倍以上。钛在外科医疗手术上的应用,也非常引人入胜。目前,外科接骨是用不锈钢,使用不锈钢有一个缺点,就是接骨愈合之后,要把不锈钢片再取出来,这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉,过了几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上,钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联,起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。
在炼钢工业中,少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。 二氧比钛是一种宝贵的白色颜料,叫钛白。钛白兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能,它是世界上最白的物质之一,而且钛白无毒。现在每年用做颜料的二氧化钛有几十万吨。
由于二氧化钛具有高熔点的性质,常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟。由于它具有这种特性,在军事上常用它作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水汽多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。
钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。这是因为具有受压斩改变形状时,会产生电流;一旦通电又会改变形状。把钛酸钡放在超声波中,它受压便会产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱;相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。
在用金色装饰工艺品和日用品中,由于它们的硬度低、容易刺破和磨损,不能耐久。当在这些物质的表面镀一层氮化钛时,外观几乎和黄金的镀层一模一样,而比黄金以及硬质合金更耐磨,这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。
有机钛聚合物,可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。
目前人类使用的四个系列的贮氢金属中,钛系是其中一种,也是比较便宜的一种,但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”,一旦这个问题解决了,人们就可以用氢做燃料。
“钛飞机”可以减轻机体重量5吨,多载乘客100多名。在新型喷气发动机中,钛合金已占整个发动机重量的18~25%;在最新出现的超音速飞机上,钛的使用量几乎占到整个机体结构总重量的95%,所以,如果没有钛合金就很难发展目前的超音速飞机。
用钛制造的潜艇,不仅比钢制潜艇经久耐用,而且可以潜入更大的深度,钛潜艇可以下潜到4500米以下,这是钢制潜艇无法逾越的界限。用钛制造军舰、轮船,不用涂漆,在海水中航行几年也不会生锈。由于钛不是铁磁体物质,不会被磁水雷发现,这点在军事上特别重要,如果没有钛炼成的耐热钢,目前使用的常规武器步枪和机枪的寿命也只能是最初的4.5秒。
利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。用钛锆合金制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十亿分之一。
钛铌合金是理想的超导材料。清华大学利用光学干涉原理和离子氮化钛处理制成了画面清晰、层次分明的山川水墨画。
在目前使用的最常见的两种不锈钢中,铬镍钛18-8-1型(含铬18%、镍8%、钛1%)是工业上最常用的。
碳化钛(TiC)颇象碳化铁,具有金属光泽。可它比碳化铁具有更高的熔点和更高的硬度。所以,它有着实际应用价值。
用钛制器皿保存的食物,色、香、味经久不衰;钛制炊具既轻巧,又不会生锈,最合科学卫生。
用钛合金制成的高压容器,能够耐受2500个大气压的高压。
钛和镍组成的合金,被成为“记忆合金”。这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形,只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。如美国阿波罗号飞船上用的天线,就是这种记忆合金;上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中;另外还可用于仪表、电子装置等领域。
现在,对钛的广泛使用最大障碍是钛很难冶炼。因为钛的熔点很高,冶炼钛就要在更高的温度下进行,而在高温下钛的化学性质又变得很活泼,因此冶炼要在惰性气体保护下进行,还要不使用含氧材料,这就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求。目前冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。
金属钛的前程无量,所以钛被授予“21世纪金属”的称号。
Ⅳ 镍钛合金还有什么作用
镍钛合金是一种形状记忆合金。形状记忆是当一定形状的母相由一定温度以上冷却到某一温度以下时,其金相(金属结晶结构)发生变化。但这种相变是可逆的。当它再次处于一定温度时,金相逆向变化,材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。在航空航天、汽车工业、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
1、航天航空
镍钛合金在航空航天的应用主要包括飞机上的管接头,还有宇宙飞船天线、紧固件、连接部件、电器连接和机电执行元件等。常用于制作宇宙飞船自展天线。
2、汽车工业
镍钛合金常用于汽车发动机防热风扇离合器、排气自动调节喷管、柴油机散热器孔自动开关和喷气发动机油过滤器的形状记忆弹簧等。
3、医疗器械
镍钛合金已成功应用于口腔牙齿的矫正、外科的矫正和整形及心血管的微创介入治疗。目前已进入医疗临床试用的还有手术缝合线、脑动脉瘤夹、避孕环、人造心脏、人造肾脏用微型泵等。
4、民用产品
民用产品主要包括超弹性眼镜框架、移动电话天线、女性胸衣托架、高弹高韧性钓鱼丝线、耳机头套等。
Ⅵ 镍钛合金记忆丝在医疗器械中有什么作用
您好,镍钛合金是一种形状记忆合金,形状记忆合金是能将自身的塑性变形在某一特定温度下自动恢复为原始形状的特种合金。
性能及特性
(一)镍钛合金的相变与性能
顾名思义,镍钛合金是由镍和钛组成二元合金,由于受到温度和机械压力的改变而存在两种不同的晶体结构相,即奥氏体相和马氏体相。 镍钛合金冷却时的相变顺序为母相(奥氏体相)-R相-马氏体相。 R相是菱方形,奥氏体是温度较高(大于同样地:即奥氏体开始的温度)的时候,或者去处载荷(外力去除Deactivation)时的状态,立方体,坚硬。形状比较稳定。而马氏体相是温度相对较低(小于Mf:即马氏体结束的温度)或者加载(受到外力活化)时的状态,六边形,具有延展性,反复性,不太稳定,较易变形。
(二)镍钛合金的特殊性能
1、形状记忆特性(shape memory) 形状记忆是当一定形状的母相由Af温度以上冷却到Mf温度以下形成马氏体后,将马氏体在Mf以下温度形变,经加热至Af温度以下,伴随逆相变,材料会自动恢复其在母相时的形状。实际上形状记忆效应是镍钛合金的一个由热诱发的相变过程。
2、超弹性 (superelastic) 所谓的超弹性是指试样在外力作用下产生远大于起弹性极限应变量的应变,在卸载时应变可自动恢复的现象。即在母相状态下,由于外加应力的作用,导致应力诱发马氏体相变发生,从而合金表现出不同于普通材料的力学行为,它的弹性极限远远大于普通材料,并且不再遵守虎克定律。和形状记忆特性相比,超弹性没有热参与。总而言之,超弹性是指在一定形变范围内应力不随应变的增大而增大,可将超弹性分为线性超弹性和非线性超弹性两类。前者的应力-应变曲线中应力与应变接近线性关系。非线性超弹性是指在Af以上一定温度区间内加载和卸载过程中分别发生应力诱发马氏体相变及其逆相变的结果,因此非线性超弹性也称相变伪弹性。镍钛合金的相变伪弹性可达8%左右。 镍钛合金的超弹性可随着热处理的条件的变化而改变,当弓丝被加热到400ºC以上时,超弹性开始下降。
3、口腔内温度变化敏感性:不锈钢丝和CoCr合金牙齿矫形丝的矫治力基本不受口腔内温度的影响。超弹性镍钛合金牙齿矫形丝的矫治力随口腔温度的变化而变化。当变形量一定时。温度升高,矫治力增加。一方面,它可以加速牙齿的运动,这是因为口腔内的温度变化会刺激由于矫治器件造成造成毛细滞息的血流停滞部位的血液流动,从而使得在牙齿移动过程中修复细胞得到充分营养,维持其生机和正常功能。另一方面,正畸医生无法精确控制或测量口腔环境下的矫治力。
4、抗腐蚀性能:有研究表明镍钛丝的抗腐蚀性能与不锈钢丝相仿
5、抗毒性:镍钛形状记忆合金特殊的化学组成,即这是一种镍钛等原子合金,含约50%的镍,而已知镍有致癌和促癌作用。一般情况情况下,表面层钛氧化充当了一种屏障,使Ni-Ti合金具有良好的生物相容性。表面层的TiXOy和TixNiOy能抑制Ni的释放。
6、柔和的矫治力:目前商业上应用的牙齿矫形金属丝包括奥氏体不锈钢丝、钴-铬-镍合金丝、镍铬合金丝、澳大利亚合金丝、金合金丝和?钛合金丝。关于这些正畸矫正金属丝在拉伸试验和三点弯曲试验条件的载荷-位移曲线。镍钛合金的卸载曲线平台最低也最平,说明它最能提供持久柔和的矫治力。
7、良好的减震特性:由于咀嚼及夜磨牙对于弓丝造成的震动越大,对牙根及牙周组织的损害越大。通过不同弓丝衰减实验的结果研究发现,不锈钢丝震动的振幅比超弹性镍钛丝大,超弹性镍钛弓丝初始震动振幅仅为不锈钢丝的一半,弓丝良好的震动和减震特性对于牙齿的健康很重要,而传统弓丝如不锈钢丝,有加重牙根吸收的倾向。
(三)镍钛合金丝的分类EvansandDurning分类法
1)1940年,黄金弓丝、钴铬合金丝和不锈钢圆丝
2)1960年,马氏体稳定化合金:多为镍钛合金在马氏体状态下变形后制得。该种弓丝刚度低,可产生较轻的矫治力。不存在由应力或者温度引起的马氏体相变,因此不呈现记忆效应和超弹性。
3)1980年,中国镍钛合金和日本镍钛合金弓丝,为奥氏体激活合金:即在任何状态下都呈现奥氏体状态,置于口内和口外都不具有由温度引起的马氏体状态,马氏体状态只能由应力引起,具有超弹性,但是不具备形状记忆功能。该种弓丝有极佳的回弹性及较低的刚度,能产生较弱的矫治力,。作大的特点是从最初的启动到最后阶段,其产生的力持续恒定,在治疗早期牙齿不整齐时,效果较好。缺点是常温下无法弯制成型,不易焊接。若将该公司作为主弓丝,常可引起不希望的扩弓或者缩弓,且难以建立良好的前磨牙、磨牙排列。
4)1990年,马氏体激活镍钛合金:即TTR低于口腔温度或者与口腔温度非常相近,在室温时以一种多元状态存在,易于变形,置于口腔内时,由应力引起的和室温引起的马氏体同时向奥氏体转变,即存在形状记忆功能和超弹性。在常温(25℃左右)及以下温度易于变形,而当达到一定温度(32℃左右)以上,又会恢复到原来预成形状,表现出形状记忆加超弹性特性。北京圣玛特科技有限公司的Smart牌和3M公司的NitinolHA牌都是典型的代表产品。热激活镍钛弓丝正因为这种特性,将其维持在常温及以下温度状态可以轻松操作成型,并安放到托槽中就位,而当在口腔中受体温热量而激活后,可产生出形状恢复力,又为矫形提供所需的力量。因热激活型镍钛矫形丝所具有的“遇冷变软,受热激活而变得弹性大”的特点,患者可以在医生的指导下,利用口含冷、热水的方式改变矫治力,更加方便了矫治者的矫正,减少了初期矫治的不适感。
5)Gradedthermodynamic:增加的热力学镍钛合金:将TTR温度高于口腔温度,大概是40℃左右,这样,当镍钛弓丝置于口腔内时,仍然为多元状态,弓丝较为柔软,在口含热水时,才有奥氏体相变。因此,矫治力更加弱,可以作为成人患者和牙周病患者的初始弓丝。Omcro公司生产的含铜镍钛丝以及日本低滞后L-H镍钛弓丝便具有此种性能。
(四)镍钛合金丝的临床应用:
1、用于患者牙列的早期排齐整平由于镍钛合金弓丝的超弹性和形状记忆性能以及较低的应力-应变曲线,目前临床上常规将镍钛合金弓丝作为最初期纳入矫治体系的弓丝,这样,患者的不适感会大大减低。由于目前存在几种不同直丝弓矫治技术,MBT技术推荐使用0.016英寸热激活镍钛合金弓丝(HANT丝),DEMON自锁托槽技术推荐使用由Omcro公司生产的含铜的热激活镍钛合金弓丝(相变温度大概在40度左右),O-PAK矫治技术推荐使用0.016英寸超弹性镍钛合金弓丝用于早期排齐整平。
2、镍钛弹簧:镍钛推簧与拉簧是一种用于牙齿正畸的弹簧,具有镍钛超弹性的特别,适合于正畸矫治开拓牙齿间的间隙和向不同方向牵拉牙齿。镍钛螺旋弹簧伸长1mm可产生大约50g的力。镍钛螺旋弹簧具有很高的弹性性能,在拉伸状态下可产生较为柔和、稳定的持续力。力的衰减很小,能产生符合临床移动牙齿所需的较理想的正畸力。符合生理要求。镍钛丝拉簧的高弹性、永久变形率极低,与相同直径的不锈钢丝相比,其释放的矫治力相差3.5-4倍。故在正畸矫治应用中,患者不仅疼痛轻,感觉力量柔和持久,且复诊时间减少,缩短了疗程,提高了疗效,是正畸治疗中的一种新的优良的力学装置。
3、L-H弓丝是日本的Dr.Soma等研究开发的,由Tomy公司生产。“LH”是名自“LowHysteresis”,也就是说,当此弓丝被结扎到托槽上时,即弓丝被激活时产生的应力和移动牙齿时即弓丝慢慢恢复原状时产生的应力的差距很小。即滞后很小。SOMA等比较了LH弓丝和其他镍钛合金丝的应力应变曲线,L-H弓丝的滞后范围最小,这一特性使弓丝有低载荷和持续轻力的优势,同时该曲线初始斜度低,说明该弓丝刚度低,其余类型的镍钛合金弓丝的滞后曲线表明其刚性较大,显然L-H弓丝有明显的机械学优势。由于LH丝镍钛成分中钛的含量比例较一般镍钛弓丝高,因此将其称之为钛镍丝,并有实验证明其吸震效果较强。LH镍钛丝的另一个特点是可以弯制,并可以用热处理仪器加热定型,因此LH镍钛丝也可以从排齐整平、打开咬合到关闭间隙,以及最后的完成阶段,上下各一条弓丝即可以完成治疗,只要每一个阶段将弓丝取出弯好所需的形状,再用热处理仪器将之定形,加强硬度即可。目前在临床上使用L-H弓丝进行扩弓治疗,矫治开颌、偏颌以及反颌,因其力量的持续稳定和柔和,效果较好。同时常常配合使用J钩来改善弓丝较软的不足。虽然MEAW技术对于矫治以上错颌也有理想的效果,但繁复的弓丝弯制常使许多医师望而却步。因此有些医师改采用与力学系统类似的摇椅型镍钛弓丝加上前牙垂直牵引,虽然这样也有类似的效果,但总觉得与MEAW比较时,各个独立的牙移动的方面不如MEAW技术,原因在于摇椅型镍钛丝是一条连续的弓丝,并且亦没有办法弯折。因此,托槽粘接的角度与弓丝的摇椅曲度决定了每一颗牙齿的角度,不像MEAW技术中每一个牙齿的角度较有个别调整的空间。使用LH镍钛弯上摇椅,再用弓丝成形器在口内弯折后倾弯或者前倾弯,效果相当理想。
Ⅶ 请问记忆合金的原理是什么
记忆合金是一种原子排列很有规则、体积变为小于0.5%的马氏体相变合金。这种合金在外力作用下会产生变形,当把外力去掉,在一定的温度条件下,能恢复原来的形状。由于它具有百万次以上的恢复功能,因此叫做"记忆合金"。此外,记忆合金还具有无磁性、耐磨耐蚀、无毒性的优点,因此应用十分广泛。
现在已经发现了几十种不同记忆功能的合金,比如钛-镍合金,金-镉合金,铜-锌合金等。
记忆合金产品在医学上的应用; 1、钛镍形状记忆合金下尿路扩展支架 2、记忆合金食道支架 3、记忆合金作为防伪材料的应用 4、医用高强度记忆合金矫形棒 5、一种记忆合金薄壁管内支架 6、网格状记忆合金超弹性文胸托杯 7、记忆合金食道支架 8、记忆合金人体椎体 9、记忆合金防伪标志 10、单侧骨皮质记忆合金钉 11、一种记忆合金易拆卸环抱式加压接骨器 12、记忆合金无声脉动电机 13、记忆合金脊柱棒 14、形状记忆合金温控器 15、灭火器用记忆合金弹簧收缩式感温驱动装置
Ⅷ 关于金属钛
【摘要】元素钛(Ti是一种过渡金属,在过去很长一段时间内人们一直认为它是一种稀有金属。从20世纪40年代以后,钛及其亿合物被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、医疗以及石油化工等领域。科学家预言:21世纪金属钛将是冶金工业是最重要产品之一。
人类在使用金属的历史进程中,经历了铜、铁、铝之后,第四种将被广泛应用的金属元素是哪一种呢? 这种金属已被科学家预言为钛。这是因为钛具有熔点高、硬度大、可塑性强、密度小、耐腐蚀等优点。
一、钛的发现和性质
钛是1791年被英国牧师格累高尔发现的。1795年马丁,克拉普罗特在分析一种金红石时,认识到这种矿石是一种金属氧化物,并将这种金属命名为钛,由于钛很容易和常见的金属形成合金,在发现后很多年内,许多人企图从它的化合物中将它分离出来,都未获成功,直到1910年才由美国化学家亨特将很纯的TiCl4和金属Na一齐放进耐高压的钢缸中,将缸加热到红热,冷却后,洗去NaCl得到纯度高达99.9%的钛。
钛的年产量表
1910年
1947年
1948年
1955年
1957年
1962年
1972年
0.2吨
2吨
10吨
1.7万吨
2万吨
10万吨
20万吨
进入70年代以来,钛的年产量仍以15%的速度稳步上升。例如英国,10年内对钛材料的需求量至少增长了800%。
钛外观似钢,具有银灰光译。钛的强度大,钛合金抗拉强度达180kg/mm3。钛的特性是度小(4.51g/cm3),硬度大,熔点高(1675℃),高纯度钛具有良好的可塑性,但当有杂质存在时变得脆而硬。在室温时钛不与氯气、稀硫酸、稀盐酸和硝酸作用,但能被氢氟酸、磷酸、熔融碱侵蚀。钛很容易溶解于HF+HCl(H2SO4)中,钛最突出的性能是对海水的抗腐蚀性很强,有人将一块钛沉入海底,五年以后取上一看,上面粘附着许多小动物与海底植物,本身却一点也没有被锈蚀,依上亮光闪闪!
二、钛及其主要化合物的应用
钛具有超众的性能和储藏量大(在地壳中约占总重量的0.42%,在金属世界里排行第七,含钛的矿物多达70多种、在海水中含量是1ug/L,在海底结核中也含有大量的钛)的特点。目前钛的用途发展很快,已被广泛应用于飞机、火箭、导弹、人造卫星、宇宙飞船、舰艇、军工、轻工、化工、纺织、医疗以及石油化工等领域。
极细的钛粉,是火箭的好燃料;钛的抗腐蚀能力,比常用的不锈钢强15倍,使用寿命比不锈钢长10倍以上。在电影的底片和正片制作中,需要使用多种强酸强碱等药物,它们对洗印设备腐蚀十分严重,洗印设备中的齿轮最多只能使用几个月,1980年西安电影制片厂试用钛材,结果设备运转一年多时间,齿轮丝毫没有腐蚀。
钛在外科医疗手术上的应用,也非常引人入胜。目前,外科接骨是用不锈钢,使用不锈钢有一个缺点,就是接骨愈合之后,要把不锈钢片再取出来,这是件十分痛苦的事。不然,不锈钢会因生锈而对人体产生危害。如果改用钛制的“人造骨胳”将使骨科技术完全改观。在头损坏的地方,用钛片与钛螺丝钉,过了几个月,骨头就会重新生长在钛片的小孔与螺丝里,新的肌肉纤维就包在钛的薄片上,钛骨骼宛如真正的骨骼一样和血肉相联,起到支撑和加固作用,所以,钛被人们赞誉为“亲生物金属”。现在它已开始应用于膝关节、肩关节、肋关节、头盖骨、主动心瓣、骨骼固定夹等方面。
在炼钢工业中,少量钛是良好的脱氧、除氮及除硫剂。
二氧比钛是一种宝贵的白色颜料,叫钛白。钛白兼有铅白的掩盖性能和锌白的持久性能,它是世界上最白的物质之一,1克钛白可以把450多平方厘米的面积涂得雪白。特别可贵的是钛白无毒。现在每年用做颜料的二氧化钛有几十万吨。
由于二氧化钛具有高熔点的性质,常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。
如何开发海水中的铀资源,是个大难题,海水中含有40万吨铀,从1956年起,人们才找到一种最有希望的铀吸附剂—水合二氧化钛,从此研制了一套以二氧化钛为基础的海洋提铀技术,每克吸附剂已达到吸附1毫克铀的水平。
四氯化钛在湿空气中会冒出大量白烟。由于它具有这种特性,在军事上常用它作为人造烟雾剂。特别是在海洋上,水汽多,一放四氯化钛,浓烟就象一道白色的长城,挡住了敌人的视线。
钛酸钡晶体被广泛应用于超声波仪器和水底探测器中。这是因为具有受压斩改变形状时,会产生电流;一旦通电又会改变形状。把钛酸钡放在超声波中,它受压便会产生电流,由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱;相反,用高频电流通过它,则可以产生超声波。
在用金色装饰工艺品和日用品中,由于它们的硬度低、容易刺破和磨损,不能耐久。当在这些物质的表面镀一层氮化钛时,外观几乎和黄金的镀层一模一样,而比黄金以及硬质合金更耐磨,这种镀层被誉为具有“永不磨损性”。
有机钛聚合物,可用作表面活性剂、分散剂、抗水剂或防锈剂。
三、钛合金的应用
目前人类使用的四个系列的贮氢金属中,钛系是其中一种,也是比较便宜的一种,但目前人类还没有找到更理想的“贮氢金属”,一旦这个问题解决了,人们就可以用氢做燃料。
“钛飞机”可以减轻机体重量5吨,多载乘客100多名。在新型喷气发动机中,钛合金已占整个发动机重量的18~25%;在最新出现的超音速飞机上,钛的使用量几乎占到整个机体结构总重量的95%,所以,如果没有钛合金就很难发展目前的超音速飞机。
用钛制造的潜艇,不仅比钢制潜艇经久耐用,而且可以潜入更大的深度,钛潜艇可以下潜到4500米以下,这是钢制潜艇无法逾越的界限。用钛制造军舰、轮船,不用涂漆,在海水中航行几年也不会生锈。由于钛不是铁磁体物质,不会被磁水雷发现,这点在军事上特别重要,如果没有钛炼成的耐热钢,目前使用的常规武器步枪和机枪的寿命也只能是最初的4.5秒。
利用钛和锆对空气的强大吸收力,可以除去空气,造成真空。用钛锆合金制成的真空泵,可以把空气抽到只剩下十亿分之一。
钛铌合金是理想的超导材料。清华大学利用光学干涉原理和离子氮化钛处理制成了画面清晰、层次分明的山川水墨画。
在目前使用的最常见的两种不锈钢中,铬镍钛18-8-1型(含铬18%、镍8%、钛1%)是工业上最常用的。
碳化钛(TiC)颇象碳化铁,具有金属光泽。可它比碳化铁具有更高的熔点和更高的硬度。所以,它有着实际应用价值。
用钛制器皿保存的食物,色、香、味经久不衰;钛制炊具既轻巧,又不会生锈,最合科学卫生。
用钛合金制成的高压容器,能够耐受2500个大气压的高压。
钛和镍组成的合金,被成为“记忆合金”。这种合金制成预先确定的形状,再经定型处理后,若受外力变形,只要稍微加热便可恢复原来的面貌。这种合金目前已在不少领域得到应用。如美国阿波罗号飞船上用的天线,就是这种记忆合金;上海第一医学院附属第九人民医院已将这种记忆合金用于妇女绝育手术中;另外还可用于仪表、电子装置等领域。
现在,对钛的广泛使用最大障碍是钛很难冶炼。因为钛的熔点很高,冶炼钛就要在更高的温度下进行,而在高温下钛的化学性质又变得很活泼,因此冶炼要在惰性气体保护下进行,还要不使用含氧材料,这就对冶炼设备、工艺提出了很高的要求。目前冶炼的钛70%左右用在制造飞机、导弹、宇宙飞船、人造卫星等方面。
目前人类对钛的应用仅仅是一个良好的开端,金属钛的前程无量,所以钛被授予“21世纪金属”的称号。
Ⅸ 形状记忆合金为什么能够恢复原来的形状
他们可以“编程”以记住原始形状,因此,如果您弯曲或挤压它们,则可以将它们重新加热到原始形状。这称为形状记忆效应(由于加热会引起形状变化,因此也可以称为热记忆效应)。

有时,人们需要在传统机器人无法到达的地方设计特殊用途的机器人:他们可能需要在非常坚固的火箭上打孔,或者他们需要静静地监视门口的罪犯。考虑到这一点,工程师开始设计一种由形状记忆合金制成的自动扩展机器人。它们开始折叠,当需要激活它们时,电流就流过机器人的形状记忆组件,再次将它们加热到稳定的机器人“预编程”形式。
Ⅹ 心脏房颤
1. 房颤的流行病学特征及发生栓塞的可能机制
1.1 房颤的流行病学特征
房颤是最常见的心律失常之一,几乎见于所有的器质性心脏病。房颤的发生率在一般人群中为0.4%~2.0%,年龄每增加10岁,发病率增加1.4倍,75岁以上的人群中房颤大约占6%~10%<1>。研究表明,房颤是发生中风的独立危险因素,15%以上的脑卒中由房颤引起,非瓣膜病慢性房颤病人中脑栓塞发病率是正常人的5倍,而在瓣膜病慢性房颤病人中脑栓塞发病率达到正常人的17倍<2>。80岁以上合并房颤脑卒中的患者达到25%,每1000人每年发生40次脑卒中,90岁以上的房颤患者每1000人每年发生可达70次<3>。因此针对房颤栓塞并发症的研究越来越受到人们的重视。
1.2 房颤发生栓塞的可能机制
⑴ 血流动力学异常:房颤时由于心房丧失了节律性机械收缩,使舒张期左房血流速度明显下降,血流淤滞,血球成缗钱样,经食道超声心动图(TEE)可以发现心房内烟雾状回声即自发性回声。自发性回声浓度较深、左心房/耳血流减慢以及血栓形成的患者易发生栓塞事件<4>。这种现象可能是由于局部血流动力学以及凝血异常等因素引起。左房大小、左心耳血流速度、左室功能障碍、纤维蛋白原水平、红细胞压积是房颤患者出现自发性回声的独立预报因子<5,6>。⑵ 左心耳在房颤栓塞并发症中的作用<7>:左心耳是左心房向右前下方延伸的突出部,边缘有多个深陷的切迹使其呈分叶状,心耳形状不规则,略似三角形。与光滑的左心房内壁不同,左心耳内壁有发达的梳状肌,凹凸不平,容易形成血栓。由于左心耳是一个死腔,房颤时收缩功能丧失,左心耳内的血流更加缓慢,血流状态也明显异常,加上常常不可避免的血管壁损伤,很易形成血栓附着梳状肌上。一旦发生脱落,血栓随血流到达靶器官形成栓塞。通过经食道心脏超声、外科手术、尸体解剖等多方面的研究发现90%~100%的非风湿性心脏病房颤患者血栓来源于左心耳<8-11>。左心耳中血栓形成使脑卒中发生率增加3倍<12>。即使恢复窦律后,左心耳收缩顿抑,仍有可能再形成血栓<13,14>。因此人们设想封闭左心耳可以预防房颤患者栓塞并发症的发生。⑶心房内膜损伤,血栓更易于附着:房颤患者中血管壁因子(vwF),而vwF水平升高是血管内皮损伤的一项指标,与血栓形成相关<15>。⑷ 凝血和纤溶系统失衡以及血小板活化:与窦性心律者相比,房颤患者纤维蛋白D-二聚体、P-选择素、细胞内粘附分子、 组织纤溶酶原激活物、纤维蛋白肽A以及凝血酶-抗凝血酶复合物的表达明显升高<15-19>。凝血和纤溶系统失衡,血小板活化,可能在左房血栓的形成过程中发挥重要的作用。
2. 重建窦性心律的治疗方案
重建窦性心律是人们期望的能够保留心房的收缩功能并解决房颤所带来的多种并发症的最理想结果。常用的方案有:1. 外科迷宫或长廊手术;2. 导管消融,仿迷宫术;3. 肺静脉开口区自律灶消融术;4. 房内起搏除颤器;5. 房颤-房扑:按消融房扑法,阻断三尖瓣环-下腔及-冠状静脉窦口间双向传导。6. 应用直流电或抗心律失常药物进行复律并予抗心律失常药物维持。
迷宫术对心房的损伤较大,手术时间长和并发症较多,难以推广。Pappone等<20>的研究表明肺静脉开口区消融治疗房颤明显优于传统的药物治疗。冷盐水灌注导管消融、CARTO和非接触导管(non-contact mapping)指导下的标测和消融、超声球囊消融、冷凝消融等新技术的应用明显改善了治疗效果,但术后较高的复发率和肺静脉狭窄等并发症却大大限制了这项技术的推广<21>。
新近结束的AFFIRM<22>和RACE<23>结果显示,维持窦性心律和控制心室率比较,在生存率方面没有优势;控制心室率控制可以减少抗心律失常药的副作用,且费用较低。由于控制心室率简便易行,疗效至少等同于较复杂的复律和维持窦性心律。这无疑会引导我们针对房颤的治疗策略发生转变。而对心房颤动复律后复发的高危病人,尤其应首先考虑选择控制心室率。因此预防房颤的栓塞并发症显得尤为重要。
3. 房颤抗凝治疗及外科治疗预防栓塞的优缺点
3.1 抗凝治疗的优缺点
多项研究表明,慢性房颤患者应用华法令治疗并将INR控制在2.0~3.0之间,年卒中发生率仅为1.4%,与安慰剂组相比下降了68%,而阿司匹林的预防作用大约只有华法令的一半<24>。目前ACC/AHC指南推荐在慢性房颤合并高龄、高血压、心脏扩大、心功能低下、糖尿病、有脑卒中史等高危因素患者中长期应用华法令预防栓塞并发症<25>。
但是在临床上长期应用华法令也存在着许多问题。首先,华法令的治疗血药浓度较窄,ACC/AHC指南仅推荐将INR控制在2.0~3.0之间<25>;其次多种常见药物以及食物可以通过影响华法令和白蛋白结合以及P450的功能影响华法令作用强度。在临床上应用华法令的抗凝效果波动较大,难以调控,长期应用华法令每年增加1%-2%严重出血并发症以及5%-10%轻微出血并发症<26>。Stafford 等<27>的研究表明由于担心引起重要脏器出血的副作用,在60到69岁的房颤患者中仅有40%服用华法令,80到89岁的房颤患者中仅有20%服用华法令,合计仅有1/3的患者进行了华法令抗凝治疗。再次,由于需要经常测定INR,患者极不方便<28-30>,长期抗凝治疗是影响房颤患者生活质量的一个重要因素。研究显示只有61%的患者愿意接受抗凝治疗<31>。因此尽管有明确的用药指南,大量的患者没有应用、或者没有正确的应用华法令。
Ximelagatran是一种一种新型的凝血酶直接抑制剂,在体内通过其活化产物Melagatran起抗凝作用。 SPORTIF Ⅲ 研究<32>显示,Ximelagatran组中风或全身性栓塞的发生率较华法令组减少29%。此外,两组间残疾或致命性中风的发生率、死亡率及大出血发生率没有差别;但所有大、小出血的总和发生率,在Ximelagatran组较华法令组相对减少14%。由于Ximelagatran预防脑卒中的疗效与有效剂量的华法令相同,其抗凝效果受食物或药物的影响以及个体间的敏感性差异较小,抗凝强度可以预测,只需每日口服固定剂量,不需要严格监测凝血指标,出血发生率明显降低<33>,使房颤患者的抗凝治疗大大简化,且患者耐受性良好,有可能给更多的患者带来预防卒中的益处。Ximelagatran目前最有希望取代华法令成为慢性房颤预防栓塞并发症的药物。但相当一部分患者尤其是房颤发病率最高的老年人,往往因为存在出血倾向及存在出血等抗凝禁忌症而无法从中获益<34>。
3.2 外科治疗预防栓塞的优缺点
19世纪30年代起心脏外科医生发现大多数风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者左房血栓发生于左心耳,开始在手术时封闭左心耳以预防房颤患者栓塞并发症的发生<35,36>。研究表明,外科手术使左心耳完全闭合后,发生脑栓塞的危险降低了近12倍<37>。目前ACC/AHC指南推荐在进行二尖瓣手术同时切除或封闭左心耳<38>。但是由于风湿性心脏病二尖瓣狭窄患者左房通常较大、风湿活动对心房的损伤,血栓可能产生于左房本身,因此单纯封闭左心耳有时并不能完全预防风湿性心脏病栓塞的发生。
目前越来越多的房颤患者不再是由于风湿性心脏病引起,绝大多数非瓣膜病患者血栓发生于左心耳,而心脏外科手术同时切除或闭合左心耳简单易行,因此许多医生主张对于此类患者需心脏手术治疗的同时切除或封闭左心耳<8,39>。 正在进行的LAAOS研究在冠脉搭桥术中对于房颤或将来可能发生房颤的患者封闭左心耳,希望能够降低术后栓塞并发症的发生率<40>。,但是对于仅仅是切除或封闭左心耳来说外科手术创伤较大,仅适用于慢性房颤需进行心脏外科手术的同时进行。且Katz等<41>的研究显示36%外科手术未能完全封闭左心耳,限制了这一技术的推广应用。1996年Odell等<42>报道了经胸腔镜封闭左心耳预防房颤栓塞的技术。由于大大降低了手术的创伤和风险,如果能够进一步提高左心耳封闭效果,经胸腔镜封闭左心耳预防房颤栓塞有着良好的应用前景。
4. 经皮左心耳封堵术预防房颤栓塞并发症
由于外科手术创伤性较大以及介入心脏病学的发展,人们设想能够通过介入方法应用封堵器封闭左心耳。这首先对于封堵器有着严格的要求:不能有排斥反应;自身不能有血栓形成;释放后不能发生移位;不能侵蚀邻近的组织如左心耳、回旋支;不影响二尖瓣以及肺静脉的血流以及左心房的功能。
Nakai等<43>通过动物研究表明,应用PLAATO系统可以安全、有效地封闭左心耳,冠状动脉造影显示对回旋支血流无影响。1月后表面面积的90%被内皮覆盖,3月后左房面完全由与左心房相连光滑的新生内皮细胞所覆盖,表面无血栓形成。1年后封堵器的位置良好,左心耳封闭完全,表面无血栓形成,对左心耳无侵蚀,对二尖瓣以及肺静脉的血流无影响,对左心房功能无影响。2002年Sievert<44>率先报道了应用PLAATO系统封闭左心耳预防房颤患者栓塞并发症的发生,目前已经完成了100例左右。2003年Meier等<45>报道了应用Amplatzer房间隔缺损封堵器封闭左心耳并获得了成功。
4.1 PLAATO系统封闭左心耳
4.1.1 适应症<44-46>
房颤合并有高危栓塞(如≥65岁;LVEF<40%;合并充血性心衰、糖尿病、高血压、冠心病、短暂性脑缺血或脑卒中病史、TEE显示左心耳中、重度自发性回声或左心耳最大排空速度≤0.2m/s等)以及应用华法令禁忌的患者。
4.1.2 排除标准<44-46>
患者拒绝;急性心肌梗死;尚未控制的高血压;有活动性出血病史;严重肝、肾功能不全;凝血功能异常;左心耳结扎术史;二尖瓣狭窄;中度以上的二尖瓣返流;主动脉瓣狭窄;左房内径>6.5cm;左房内血栓;房间隔显著异常;心脏瓣膜修复术后;下腔静脉滤器放置术后;活动性感染;有其他原因需进行华法令抗凝治疗;1月内的脑卒中;阿斯匹林过敏;慢性酒精成瘾;左心室血栓形成等。
4.1.3 PLAATO系统的结构<43,44,46>
PLAATO系统(Appriva Medical)由一个封堵器和输送导管组成,直径在15mm-36mm之间,通过12F的X-SEPT穿间隔鞘(Appriva Medical)放置于左心耳。封堵器的骨架由可以自膨胀的镍钛记忆合金制成,用激光从一个镍钛合金管上切下,然后成形并加热定型,撤回外面的输送导管后可自动张开。骨架的左心房面覆盖有一层多聚四氟乙烯(ePTFE)薄膜,在骨架上有多个小的锚钩将ePTFE薄膜固定在骨架上。ePTFE薄膜与左心耳的内壁紧密接触封闭左心耳的左房口,并促进PLAATO封堵器左房面的愈合。可以通过输送导管在封堵器的近端(左房内)和远端(左心耳内)注射造影剂以评价封堵器的封闭效果。通过输送导管可以完全回收封堵器并重新放置。
4.1.4 置入PLAATO系统的过程<43,44,46>
所有的操作都在TEE的监控下进行,如果患者不能耐受就给予全麻。常规穿刺房间隔,位置应尽可能偏低以便器械进入左心耳。,成功后给肝素并保持ACT>250s。从两个不同体位用猪尾导管进行左心耳造影(RAO30°+头20°、AP位)以了解左心耳的形态和大小,封堵器的直径要求比左心耳口大20%-40%。将封堵器送至左心耳,回撤穿间隔鞘及输送导管,露出封堵器。封堵器自膨胀并充满左心耳,在封堵器的近端(左房内)和远端(左心耳内)注射造影剂以评价封堵器的位置和封闭效果。如果封闭效果不好就回收封堵器重新放置或更换不同直径的封堵器,直至封闭完全。释放封堵器的标准:TEE以及在封堵器的近端和远端造影显示左心耳封闭完全;回撤、前送封堵器及输送导管1-2cm位置仍然稳定;resial compression>10%。释放封堵器后在左房面造影。
4.1.5 PLAATO置入术后的随访
术后所有患者摄胸片,复查经胸心脏彩超,每天口服阿斯匹林300mg,氯吡格雷75mg 6个月,每月行TEE检查一次。
4.1.6 PLAATO置入术的疗效
所有患者最终都完成了PLAATO置入术<44,46>,随访1-12月封堵器位置稳固、无移位,左心耳封闭良好,未侵蚀邻近的组织,封堵器左房面愈合光滑、无血栓形成,未发生栓塞以及其他晚期并发症<44,46>。手术前后左房内径、左室舒张末期内径、肺静脉血流无明显改变,左房自发性回声浓度明显降低<46>。1例在术中出现左心耳穿孔,予心包穿刺引流,4周后成功行PLAATO置入术<44>。1例在术后出现心包积液,随访3个月后消失<46>。
4.2 Amplatzer房间隔缺损封堵器封闭左心耳<45>
这一技术由Meier等<45> 在应用Amplatzer房间隔封堵器治疗房间隔缺损技术基础上演化而来,其优点是技术较PLAATO简单,不需要全麻。Amplatzer房间隔缺损封堵器的选择:封堵器的颈部直径比左心耳口部的直径小5mm,也就是说封堵器的左房面比左心耳口部大9mm,右房面比左心耳口部大5mm。封堵器的左房面置于左心耳中,右房面放置于左心耳的入口处。如果选择较小型号的封堵器,整个封堵器可以全部置于左心耳中。根据封堵器的不同可以选用7-9F的鞘管,如果封闭效果不好可以通过导管回收封堵器重新放置或更换不同直径的封堵器。如果通过鞘管注射造影剂显示封堵器位置良好,摇动封堵器无移位,即可释放封堵器。在这一过程中,可以通过心内超声或TEE来监控整个操作过程。
Meier等<45> 报道的16名患者中有1例由于封堵器脱落需行急诊外科手术,有8名患者在窦性心律下放置封堵器。平均随访4个月心脏超声显示封堵器稳定、无移位,左心耳封闭良好,无栓塞并发症。
4.3 尚需要解决的问题及展望
目前经皮左心耳封堵术仍有许多问题有待于进一步研究解决:⑴需要更大的样本来证实此项技术的可靠性及安全性;⑵需要更长时间的观察封堵左心耳后能否长期预防房颤患者栓塞并发症的出现;⑶对心脏功能以及内分泌的影响尚不明确。由于左心耳分泌的心房利钠肽占总量的1/3<47>,切除左心耳使心房顺应性下降,心房利钠肽分泌减少<48>。在发生低血容量时是否降低口渴程度,压力负荷或容量负荷增加时,是否影响了心输出量的调节,增加了心力衰竭的发生尚不明确;⑷需要研制能够更有效、更易操作的左心耳封堵器;⑸技术相对复杂,需要穿刺房间隔,操作者需要进行严格培训并通过学习曲线。
由于经皮左心耳封堵术可以与房间隔缺损的介入封堵、房颤的射频消融、房室旁道的射频消融、二尖瓣球囊扩张等技术联合进行。如果经皮左心耳封堵术的远期疗效与抗凝治疗相当,技术更加成熟,那么这项技术不仅是那些不能或不愿长期服用华法令患者的选择,也许会成为所有房颤患者的一项常见介入治疗。