生物材料
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2018-07-03
生物材料的實(shí)例教程
生物醫(yī)用材料的發(fā)展綜合體現(xiàn)了材料學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域科學(xué)與工程技術(shù)的水平。同時(shí)，生物再生材料產(chǎn)業(yè)作為材料科學(xué)、生物技術(shù)、臨床醫(yī)學(xué)的前沿和重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域，以及整個(gè)生物醫(yī)學(xué)工程的基礎(chǔ)，已發(fā)展為整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系中最具活力的產(chǎn)業(yè)之一。
生物醫(yī)用材料也被應(yīng)用于3D打印植入物制造、組織工程支架制造等領(lǐng)域，如用于骨科植入物制造的鈦合金粉末，用于骨再生支架增材制造的生物陶瓷，以及用于人工組織制造的水凝膠等材料都屬于生物醫(yī)用材料。
定義與分類
生物醫(yī)用材料是一類用于診斷、治療、修復(fù)、替換人體組織、器官或增進(jìn)其功能的新型高科技材料。根據(jù)中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會的定義與分類，生物醫(yī)用材料可根據(jù)材料的性質(zhì)、來源、用途等不同維度進(jìn)行分類。
資料來源：火石創(chuàng)造；正海生物招股說明書
近年來，可降解高分子材料、納米材料、組織工程材料等新材料逐漸應(yīng)用在醫(yī)用領(lǐng)域，為眾多疾病的治療提供了新的方向。
邁普再生醫(yī)學(xué)生產(chǎn)的3D打印硬腦（脊）膜-睿膜?
生物醫(yī)用材料及植入器械的研究和產(chǎn)業(yè)化也是醫(yī)療器械產(chǎn)業(yè)的熱點(diǎn)，其發(fā)展和應(yīng)用促生出了再生醫(yī)學(xué)這一新學(xué)科，其產(chǎn)品主要由干細(xì)胞、以生物材料為支架的組織工程化組織和器官、以及可供移植的生物組織和器官構(gòu)成，包括口腔修復(fù)膜、骨修復(fù)材料、硬腦（脊）膜補(bǔ)片、人工角膜等。
市場規(guī)模與趨勢
作為一種低原材料消耗、低能耗、高技術(shù)附加值的新興產(chǎn)業(yè)，近二十年來全球生物醫(yī)用材料市場持續(xù)增長。根據(jù)麥姆斯咨詢，2016年全球生物醫(yī)用材料市場規(guī)模約為709億美元，預(yù)計(jì)2021年將達(dá)到1491.7億美元，2016~2021年復(fù)合年增長率為16%，遠(yuǎn)高于全球醫(yī)療器械市場規(guī)模8%的增長率。
展開 一艘德國制造的船、一座荷蘭的人行天橋和奧地利的木釘似乎沒有什么共同之處，但它們卻有一個(gè)重要的共同點(diǎn)：它們都是由生物復(fù)合材料制成的。在歐洲木材和天然纖維復(fù)合材料會議上，三位創(chuàng)新獎的獲獎?wù)哒故玖藢鹘y(tǒng)復(fù)合材料的強(qiáng)度、耐用性、輕量化與天然可再生資源的環(huán)境效益相結(jié)合的優(yōu)勢。
可持續(xù)發(fā)展的生物基復(fù)合材料
生物基復(fù)合材料是相對于化石基復(fù)合材料而言，是指利用可再生資源（動物、植物和微生物）為原料，通過生物、化學(xué)以及物理等方法，或者與其他材料復(fù)合，在宏觀上組成具有新性能的材料。
生物基材料包括生物基平臺化合物、生物塑料、功能糖產(chǎn)品、木塑復(fù)合材料等，它具有傳統(tǒng)高分子材料不具備的綠色、環(huán)境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。其制品既包括日常生活中經(jīng)常能見到的生活用品，如包裝材料、一次性日用品等，也包括技術(shù)含量高、附加值高的藥物控制釋放材料和骨固定材料及人體組織修復(fù)材料等生物醫(yī)用材料等。
按可再生資源的利用方式，生物基復(fù)合材料可分為天然高分子生物基復(fù)合材料和合成高分子生物基復(fù)合材料。
天然高分子生物基復(fù)合材料，直接利用可再生資源的高分子材料，即生物基材料與生物基材料、生物基材料與廢舊高分子材料等制造的復(fù)合材料，以及生物基材料與硅酸鹽材料和玻璃纖維等無機(jī)物質(zhì)制造的復(fù)合材料，如木塑復(fù)合材料和木基陶瓷復(fù)合材料等。
合成高分子生物基復(fù)合材料，間接利用可再生資源，通過化學(xué)、生物化學(xué)的方法將可再生資源轉(zhuǎn)化為低分子量的化合物單體，并進(jìn)一步加工成可降解高分子材料、功能高分子材料、生物基膠黏劑等，如蛋白類膠黏劑、聚乳酸和生物聚乙烯等。
作為生物基復(fù)合材料原料的天然纖維，其成分包括各類纖維素、半纖維素、丹寧等天然多糖，表面是親水的，而生物基復(fù)合材料另外一大類原料為有機(jī)合成高分子樹脂，是表面疏水的。兩者的表面性能差異巨大，由于界面相互作用力弱、易產(chǎn)生缺陷，對形成復(fù)合材料不利。
展開 2019國際生物基材料技術(shù)與應(yīng)用論壇
2019年4月18-19日 寧波
論壇背景
根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)布的報(bào)告顯示，自2015年以來，全球塑料垃圾的產(chǎn)生量持續(xù)增加，每年超過3億噸流入環(huán)境中, 預(yù)測到2050年將達(dá)到約120億噸。歐洲、亞洲等地區(qū)正在實(shí)行越來越嚴(yán)格的“禁塑令”以遏制塑料垃圾的蔓延。以“綠色、環(huán)保、可再生、易降解”著稱的生物基材料顯得尤為重要，迎來發(fā)展的黃金期。
根據(jù)歐洲生物塑料協(xié)會與調(diào)研機(jī)構(gòu)nova-Institute的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球生物塑料產(chǎn)能將從2018年的約211萬噸增加到2023年的約262萬噸，其中PLA、PHAs、PBAT等是增長的主要驅(qū)動力。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，超過60%的生物塑料用于包裝相關(guān)的行業(yè)，其中食品和飲料行業(yè)是生物塑料的最大的應(yīng)用領(lǐng)域，2018年的市場值超過40億美元。預(yù)計(jì)到2027年底，相關(guān)的市場值將超過127億美元，在預(yù)測期內(nèi)該市場值復(fù)合年增長率為15.2％。作為中國新材料行業(yè)發(fā)展的重要組成，我國生物基材料行業(yè)保持20%左右的年均增長速度，總產(chǎn)量已超過600萬t/年，正值發(fā)展的上升期。
展開 由英國樸茨茅斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)，采用椰棗纖維生物質(zhì)（生物質(zhì)是一個(gè)術(shù)語，包括來自植物、食品廢棄物和污水的廢料）開發(fā)了一種生物復(fù)合材料，可用于非結(jié)構(gòu)件，如汽車的保險(xiǎn)杠和車門襯里。
一種生物復(fù)合材料，采用椰棗纖維生物質(zhì)制成
由農(nóng)業(yè)廢棄物制成的復(fù)合材料可滿足汽車和造船行業(yè)對可持續(xù)性、輕量化和低成本的應(yīng)用需求。
該團(tuán)隊(duì)還包括來自劍橋大學(xué)、INRA（法國專門研究農(nóng)業(yè)科學(xué)的公共研究院——國家農(nóng)業(yè)研究院）以及法國南布列塔尼大學(xué)的研究人員。
與采用玻璃纖維和碳纖維增強(qiáng)的合成復(fù)合材料不同，椰棗纖維聚己內(nèi)酯（PCL）生物復(fù)合材料是完全可生物降解、可再生、可持續(xù)和可循環(huán)利用的。
這些研究人員在《Industrial Crops and Products》雜志中發(fā)表了一篇論文，他們在研究中測試了這種生物復(fù)合材料的力學(xué)性能。他們發(fā)現(xiàn)，椰棗纖維PCL擁有增大的拉伸強(qiáng)度，相比傳統(tǒng)的人造復(fù)合材料，獲得了更好的低速抗沖擊性。
作為這項(xiàng)研究的合著者，負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)樸茨茅斯大學(xué)先進(jìn)材料與制造研究小組的Hom Dhakal博士說：“對椰棗纖維廢棄物生物質(zhì)作為輕量化復(fù)合材料中增強(qiáng)材料的適用性研究，為利用這種材料去開發(fā)低成本、可持續(xù)和輕量化的生物復(fù)合材料提供了巨大的機(jī)會。這項(xiàng)研究帶來的影響將是極其巨大的，因?yàn)檫@些輕量化的替代產(chǎn)品有助于減輕汽車重量，從而減少燃油消耗和CO2排放。與玻璃纖維和碳纖維相比，生產(chǎn)這種可持續(xù)的材料消耗的能源更少，而且可生物降解，因此更易于回收?！?這項(xiàng)研究是第一批對椰棗纖維PCL生物復(fù)合材料提升的力學(xué)性能提供了綜合評價(jià)的研究之一。
椰棗纖維是北非和中東最有效的天然纖維之一。椰棗樹產(chǎn)生大量的農(nóng)業(yè)廢棄物，它們要么被燃燒，要么被填埋，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，以及對重要的土壤微生物帶來破壞。椰棗樹上通?？捎米骼w維的是樹皮，當(dāng)修剪樹葉時(shí)，這些樹皮通常被撕成碎片。
展開 碳減排涉及到汽車生產(chǎn)和制造方式的方方面面,在材料領(lǐng)域，生物基材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用一直是汽車行業(yè)的努力方向。
福特早在上世紀(jì)20年代起就致力于生物材料的使用，當(dāng)時(shí)亨利·福特就在T型車上使用了麥草。此后，大豆材質(zhì)的泡沫、密封件、墊圈，蓖麻材質(zhì)的泡沫、塑料及天然纖維增強(qiáng)材料均開始被福特及其他車企使用。多種多樣的生物基材料被應(yīng)用于汽車制造的各個(gè)方面。
汽車零部件創(chuàng)新應(yīng)用！新型植物纖維，生物基復(fù)合材料或?qū)⑻娲ＡА⑻祭w維
1.復(fù)合材料
到 2024 年，汽車制造中復(fù)合材料（由樹脂增強(qiáng)纖維制成的材料）的全球市場預(yù)計(jì)將達(dá)到近 200 億英鎊。
塑料/聚合物與纖維的混合使它們更堅(jiān)固，稱為復(fù)合材料。最著名的復(fù)合材料是“玻璃纖維”，一種與玻璃纖維混合的聚合物。當(dāng)我們將塑料/聚合物與來自可再生資源的纖維混合時(shí)，我們稱它們?yōu)?em>生物復(fù)合材料。最常用于增強(qiáng)聚合物/塑料的天然纖維是纖維素、大豆、大 麻和亞麻。
寶馬試圖在他們的汽車中使用大 麻等植物纖維材料。幾年前，他們在電動i3的門板上添加了大 麻襯里。大 麻的使用有助于減輕車輛的重量，并且非常耐用。由于大 麻 在生長過程中吸收碳并釋放氧氣，因此大 麻面板比塑料板輕 30%，同時(shí)減排了二氧化碳。
加拿大政府向多倫多的材料供應(yīng)商 GreenNano Technologies Inc. (GNT) 投資 120 萬美元，以便該公司能夠擴(kuò)大新型輕質(zhì)木纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)規(guī)模，以制造汽車零部件。
政府在一份聲明中表示，該項(xiàng)目將木漿與聚合物相結(jié)合，創(chuàng)造出一種特殊的強(qiáng)而輕的熱塑性塑料，與其他產(chǎn)品相比，它具有更均勻和更好的性能。聲明說：“新產(chǎn)品如果成功應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，可能會有許多消費(fèi)和商業(yè)應(yīng)用，包括航空航天部件、制藥、太陽能電池板和化妝品。”
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生物材料的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
生物材料的最新內(nèi)容
Ansys | 雙折射是什么？1個(gè)月前
光學(xué)相干斷層掃描（OCT）：該技術(shù)利用不同生物材料（如人體組織）的雙折射特性，為顯微圖像增加對比度。
>>>>LCD屏幕
LCD屏幕利用雙折射液晶來顯示圖像和視頻。當(dāng)施加電場時(shí)，這些液晶的折射率會改變。通過控制液晶的方向，屏幕可以調(diào)控通過光的偏振狀態(tài)和強(qiáng)度。
>>>>光通信
雙折射可用于光纜中的信號傳輸。
? 材料與失效，精準(zhǔn)復(fù)刻現(xiàn)實(shí)：內(nèi)置 300 + 材料本構(gòu)與失效準(zhǔn)則組合，覆蓋金屬、復(fù)合材料、泡沫、橡膠、混凝土、生物材料等全品類；集成 XFEM 擴(kuò)展有限元、非局部損傷、復(fù)合材料分層追蹤等模型，精準(zhǔn)模擬金屬撕裂、玻璃破碎、電池?zé)崾Э?、裝甲侵徹等復(fù)雜失效行為，為結(jié)構(gòu)安全評估提供數(shù)據(jù)級支撐。
這里不僅坐擁電子信息、新能源等多個(gè)在全球產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)領(lǐng)先地位的萬億級產(chǎn)業(yè)集群，人工智能、低空經(jīng)濟(jì)、生物醫(yī)藥、新材料等新興賽道也正加速崛起，展現(xiàn)出蓬勃的發(fā)展勢頭與無限潛力。
工業(yè)和信息化部近日發(fā)布的數(shù)據(jù)，為粵港澳大灣區(qū)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的強(qiáng)勁態(tài)勢提供了有力支撐。今年前10個(gè)月，我國規(guī)模以上電子信息制造業(yè)增加值同比增長10.6%，這一數(shù)據(jù)彰顯出產(chǎn)業(yè)強(qiáng)大的韌性與蓬勃的活力。
引言
成像光譜儀作為集“光譜分析”與“空間成像”于一體的先進(jìn)光學(xué)設(shè)備，在環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、空間遙感等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。其通過對目標(biāo)物質(zhì)光譜與空間信息的聯(lián)合分析，能夠?qū)崿F(xiàn)物質(zhì)的“定性”“定量”和“定位”探測，為科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用提供高效、精確的信息。
基于MS的水油界面中油包水液滴運(yùn)動行為研究4個(gè)月前
界面科學(xué)是連接物理、化學(xué)、生物和材料科學(xué)的重要交叉領(lǐng)域，其中液-液界面（特別是水-油界面）因其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)而成為研究熱點(diǎn)。在該界面體系中，乳液（如乳狀液、微乳液）的形成與穩(wěn)定性是核心科學(xué)問題之一。近年來，一種特殊的結(jié)構(gòu)——位于水-油界面的油包水（W/O）液滴——因其獨(dú)特的靜態(tài)與動態(tài)行為引起了廣泛關(guān)注。
面向生物芯片三維光刻場景，開發(fā)生物相容性材料適配的三維矢量模型，解決細(xì)胞載體三維圖形的高精度成型問題。探索模型在量子芯片三維量子點(diǎn)陣列光刻中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)亞納米級三維定位精度的預(yù)測與優(yōu)化。
醫(yī)療 CNC 加工的核心特點(diǎn)包括：
嚴(yán)格公差控制：±0.005–0.01 mm
極高表面光潔度，避免污染
生物相容材料：鈦合金、不銹鋼 316L、PEEK、醫(yī)用塑料
必須符合 ISO 13485 體系與材料可追溯性
可加工極微小結(jié)構(gòu)：小于 0.5 mm 的螺紋、槽、輪廓
醫(yī)療 CNC 加工適用于：
為了涵蓋太赫茲傳感研究中使用的生物醫(yī)學(xué)材料，我們調(diào)節(jié)分析物的介電常數(shù)對光譜進(jìn)行分析，如圖7所示，來比較準(zhǔn)BIC模式和本征模式的傳感性能。折射率生物傳感器的靈敏度S定義為Δf/Δn，其中Δf是將分析物置于超表面上時(shí)的共振頻率偏移，Δn 表示模擬分析物的折射率。準(zhǔn)BIC模式的電磁能量集中在諧振器的邊緣，而本征模式的電磁能量位于諧振器中間的連接處（圖6）。
校準(zhǔn)超彈性材料6個(gè)月前
超彈性是聚合物和生物材料的一種特征性材料行為，例如橡膠、靜脈和腦組織。一個(gè)共同特征是超彈性材料通常會發(fā)生較大的變形。它需要特殊的材料模型和材料性質(zhì)校準(zhǔn)，以考慮超彈性行為。
在本案例中，超彈性通過Mooney-Rivlin材料模型進(jìn)行建模。提供多組實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)用于材料性質(zhì)校準(zhǔn)。按照說明文件復(fù)現(xiàn)校準(zhǔn)過程。之后，對樣品進(jìn)行拉伸和扭轉(zhuǎn)模擬，獲得力矩與旋轉(zhuǎn)曲線。
關(guān)鍵詞：GROMACS；酒精-水混合物；互溶性；分子動力學(xué)；氫鍵分析
背景介紹
酒精與水的互溶行為在化學(xué)、材料、生物醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域中具有重要意義。例如，藥物溶液設(shè)計(jì)、溶劑工程、生物膜相互作用等都依賴于對醇-水體系微觀結(jié)構(gòu)的深入理解。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)雖然能觀察到宏觀性質(zhì)變化，但在分子尺度上的機(jī)理揭示仍需借助分子動力學(xué)模擬。
