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材料表面与界面--第一章
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你可能喜欢生物碳素材料表面界面特性与血液相容性关系的研究--《四川大学》2003年硕士论文
生物碳素材料表面界面特性与血液相容性关系的研究
【摘要】：
生物碳素材料以优良的化学稳定性、减摩耐磨性和良好的生物相容性被广泛的生物医用材料。生物碳素材料的血液相容性一直是研究的重点。考虑到植入材料与血液的相互作用主要发生在材料的表面，因此人们试图通过对生物材料表面界面特性进行表征，探讨这些参数与材料血液相容性的关系，从而为材料设计中构成成分的选择和材料制备中工艺方法和工艺条件的控制提供依据。
本文就是通过对生物碳素材料的表面特性表征和血液相容性评价，通过灰色关联分析来探讨这些表面参数和血液相容性评价指标之间的相关关系，寻求影响生物碳素材料血液相容性的首要因素，并对生物碳素材料表面界面特性对其血液相容性的影响机理进行了探讨。
本文利用等离子体浸没离子注入-粒子束增强沉积技术(PⅢ-IBED)制备了类金刚石薄膜，利用微波等离子体化学气相沉积技术(MPCVD)制备金刚石薄膜。利用原子力显微镜、拉曼光谱、红外光谱和润湿角检测技术监测生物碳素材料的表面粗糙度、含氢量、杂化比和表面能量等性质，利用体外动态凝血时间、血小板消耗率和溶血率对所制备的生物碳素材料进行血液相容性评价。
为了探讨在众多的表面界面参数中，哪些是主要参数，哪些是次要因素；哪些参数对血液相容性影响大，哪些参数发挥的影响小；哪些参数对结果起到
生物碳素材料表面界面特性与血液相容性的关系
强化作用，哪些参数对结果加以抑制。所以最后本文首先定性分析两者之间的
相关关系，并从机理上对这些表面界面参数对血液相容性的影响做了分析和探
讨，然后利用灰色关联分析的方法定量的分析了两者之间的关系。
通过实验，本文得到结论如下:
(a)类金刚石的厚度与Sp，的含量成正比，厚度增加sp，成分增加。氢原
子的引入有利于sp3结构的形成。
(b)邓氏关联度不宜用于分析多目标决策的因素分析问题，本文采用的
改进的灰色关联度分析方法能够克服邓氏关联度的缺陷，用于多目标决策因素
分析得到较好的效果。
(c)含氢量是影响生物碳素材料抗凝血性能的首要因素。生物碳素材料
表面界面特性与抗凝血性能的关联程度依次是:
含氢量界面张力色散极性比表面粗糙度杂化比习隋界表面张力
(d)表面粗糙度是影响血小板粘附或者凝聚的首要因素。生物碳素材料
对血小板粘附或聚集影响程度依次为:
表面粗糙度临界表面张力色散极性比界面张力杂化比含氢量
(e)界面张力是影响红细胞的首要因素。生物碳素材料对溶血率影响程
界面张力杂化比表面张力含氢量色散极性比习临界表面张力
(f)纤维蛋白原向生物碳素材料表面转移电子的能力是另为一个需要来
表征和评价的重要表面参数
(g)具有良好血液相容性的生物碳素材料应该具有以下性质:表面张力
极性分量高、光滑表面、含氢量和sp3成分适当，表面张力和界面张力在一定
的血液相容性区域。
【关键词】：
【学位授予单位】：四川大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2003【分类号】：R318.08【目录】：
Abstract4-9
第一章 生物材料表面界面特性与血液相容性关系研究进展9-17
2 生物材料与血液接触导致凝血的过程和途径9-13
2.1 凝血因子Ⅻ激活途径10-11
2.2 血小板粘附、凝聚途径11-12
2.3 红细胞粘附途径12
2.4 补体系统激活途径12-13
3 生物材料表面界面特性的表征13
4 生物材料表面界面特生参数与其抗凝血性能关系13-15
4.1 表面物理形态13-14
4.2 表面化学性质14
4.3 表面电性能14-15
4.4 表面能量15
5 本章小结15-17
第二章 类金刚石薄膜表面界面特性表征方法以及检测技术17-22
2 生物材料表面界面特性对其血液相容性的影响17-18
3 表面界面特性表征方法18
4 各种检测技术18-21
4.1 表面粗糙度18
4.2 含氢量18
4.3 sp~2／sp~3杂化比18-21
4.4 表面张力和色散极性比21
5 本章小结21-22
第三章 试验部分22-34
1 材料制备22-24
1.1 类金刚石薄膜的制备22-23
1.2 金刚石薄膜的制备23-24
1.3 石墨片的制备24
2 实验原理和方法24-34
2.1 各种表面界面参数的检测方法24-29
2.2 生物材料血液相容性评价方法29-34
第四章 试验结果与数据处理34-46
1 各种碳素材料的血液相容性评价34-40
1.1 各种碳素材料的血液相容性评价的实验原始数据34-36
1.2 本论文中各种血液相容性评价指标的数据修正36-38
1.3 各种碳素材料血液相容性评价结果38-40
2 各种碳素材料表面性能表征40-45
2.1 表面粗糙度的表征40-41
2.2 含氢量表征41
2.3 sp~2／sp~3杂化比的表征41-43
2.4 表面能量的表征43-45
3 本章小结45-46
第五章 实验结果讨论46-63
1 定性分析46-56
1.1 各种表面参数与动态凝血时间和血小板消耗率的相关关系47-54
1.2 各种表面参数与溶血率的相关关系54-55
1.3 试验结果讨论55-56
2 定量分析56-62
2.1 邓氏关联度分析57-60
2.2 改进的关联分析方法60-62
3 本章小结62-63
第六章 结论63-65
本论文的创新点65-66
1 表面参数实验数据计算处理程序主要源代码:66
2 红外光谱和拉曼光谱峰面积积分计算程序:66-74
3 邓氏灰色度关联分析计算程序的主要源代码74-77
4 改进的灰色关联度关联分析计算程序主要源代码77-80
参考文献80-85
作者在读期间主要工作和所获奖励85
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试论《材料表面与界面》课程教学中多媒体教学
发布时间： 08:39
【摘 要】论文摘要：本文就《材料表面与界面》课程的实际教学经验，阐述了多媒体教学手段在该课程应用的必要性及优越性，并就应用过程中应注意的事项进行了探讨。 论文关键词：材料表面
论文摘要：本文就《材料表面与界面》课程的实际教学经验，阐述了多媒体教学手段在该课程应用的必要性及优越性，并就应用过程中应注意的事项进行了探讨。 　　论文关键词：材料表面与界面多媒体教学 　　任何材料都有与外界接触的表面或与其他材料区分的界面，材料表面与界面的结构和性能直接影响材料的整体性能。随着科学的不断发展，材料的表界面科学在材料科学中越来越重要。《材料表面与界面》是工科类专业一门重要的技术基础课程，是一门理论性和应用性并重的课程。通过课程学习，使学生掌握材料表面与界面的基础理论知识并了解该领域最新研究进展，使学生具有初步解决现实生活及工作中遇到的表面与界面问题的能力。作者在实际教学中采用了多媒体教学手段，本文就该课程多媒体教学手段的教学经验和体会，分析了多媒体教学在提高教学效果，使学生系统、能动地掌握该课程的作用。 　　1多媒体教学手段在《材料表面与界面》教学中的必要性 　　多媒体教学是指在教学过程中，根据教学目的和教学对象的特点，通过教学设计，合理选择和应用现代教学媒体，并与传统教学手段有机结合，共同参与教学全过程，以多媒体信息作用于学生，形成合理的教学过程结构，达到最优化的教学效果。现在我们通常所说的多媒体教学是指运用多媒体计算机并借助于预先制作的多媒体教学软件来开展的教学活动过程。它又可以称为计算机辅助教学。它是一种直观、形象的教学手段，因具有生动、灵活、形象、新颖等特点，易被学生所接受。 　　《材料表面与界面》课程不仅基础理论多，而且涉及种类繁多的材料，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等，课程内容庞杂且较为抽象。传统的教学模式由于仅依靠教师的黑板板书和讲解，不能给学生形成直观的感觉，学生在学习过程中感到内容枯燥，难以理解；且黑板板书耗费大量课堂时间，造成教学进度缓慢，仅能完成课本既定教学任务，难以对教学内容进一步延伸，易给学生造成“读死书”的感觉，难以激发学生学习兴趣。 　　将多媒体教学手段运用到《材料表面与界面》教学中，通过直观、动态、灵活的图形文字演示将枯燥抽象的教学内容生动具体的呈现出来，化复杂为简单，化模糊于明了，极大地调动了课堂气氛，使学生沣意力较为集中，教师与学生之间的教学信息传递较为流畅，课堂教学效果良好。 　　2多媒体教学手段在《材料表面与界面》教学中优越性 　　通过多媒体技术的动画模拟功能，解除学生在传统教学中的凭空想象之苦，使得学生能更真实地获得直观经验，激发学习的主动性。如介绍界面基础知识时，动画演示铺展过程，加深学生对基础理论知识的掌握；当今纳米材料的发展日新月异，其中涉及许多复杂的表面现象，通过动画演示纳米材料表面的自清洁原理、纳米陶瓷制备过程的致密化作用、复合材料界面增强机理等，不仅能激发学生的好奇心而且能凋动学习的主动性。 　　多媒体教学手段具有教学进度较快和信息量大的特点，可以使教师对本课程领域知识予以延伸。如随着科学技术的发展，现代材料表而与界面分析技术得到了飞速发展和应用，出现了原子力显微镜、扫描隧道显微镜等高精尖仪器，但学生却鲜有机会认识、运用它们。通过多媒体的视频功能，教师可以对仪器的原理、样品制备及其在材料表面与界面研究中的应用进行讲解，使学生对此有一定的认识，有利于扩展学生的知识面。
　　3多媒体教学手段使用中的心得体会 　　通过在该门课程中应用多媒体教学手段，收到了一定的效果，但也需注意一些问题： 　　3．1多媒体课件设计制作应简洁、大方 　　过于复杂的画面会使学生将注意力过多的集中在课件形式的展示上，而不能专注所学的内容，造成喧宾夺主之势，影响了该门课程的课堂教学效果。 　　3．2课件应精炼，难、重点突出，内容上有延伸性 　　课件应该是教师对本次教学活动所要教授内容一个提纲挈领的总结，而不能笼统的将授课内容或是整本教材直接全部呈现在课件中。把握住难点、重点，对于难点、重点可以通过“加粗字体”、“变换字体颜色”等方法让学生一目了然，使得本次教学活动条理清楚，层次分明，有利于学生对本次教学内容的理解掌握。在《材料表面界面》多媒体课件设计制作中还应注意内容上的延伸，将书本以外的本学科领域中的国内外发展动态及前景加以概括，使得学生可以了解材料领域的最新知识，激发学生的学习兴趣与紧迫感。 　　3．3授课过程中应控制适当的进度 　　多媒体教学进度相对于传统教学手段要快，但过快的变化画面可能会使得教学内容对学生只是一闪而过，难以给学生留下系统深刻的印象，甚至连做笔记的时问都没有，严重影响了教学效果。因此教师在授课中，应该根据学生的接受情况适当调整课件播放进度，不能一味地不停播放课件，要给学生留有做笔记、理解思考的时间。 　　3-4多媒体教学同传统教学手段有机结合，课堂中注重师生互动交流 　　多媒体教学不能弱化师生间的互动与交流，良好的情感沟通是获得最佳教学效果的保证，多媒体教学应继承与发扬传统教学中师生的互动与交流，这就要求多媒体教学同传统教学手段有机结合，课件的演示要同教师的讲授及学生的课堂参与相结合。教师在使用多媒体进行授课时，不能只是多媒体课件的简单演示，要采用多种教学方式，通过课堂板书、提问、共同讨论探讨等方式鼓励并带动学生参与到课堂教学中，发挥学生在课堂学习中的主体地位。 　　总之，在多媒体教学设计制作使用中应以课堂效果最优化为原则，突出学生的主体地位，要将培养学生的主观能动性及学习积极性放在首要位置，掌握住课程的特点、学生学习习惯与接受情况，重视与传统教学手段的有机结合，加强师生互动与交流，这样才能体现多媒体教学手段的优越性，取得良好的课堂教学效果，为国家高素质人才的培养做出贡献。
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