材料组成的原子或离子晶体结构

结构与性质关系的基本理论

  材料的性质由其结构决定。在原子水平下，金属由带正电荷的
原子核和原子核周围的电子云组成，这种原子结构使金属具有自身
的特征和明显的性质。原子间的金属键结合使其构成了有规则的、
重复排列的三维晶体结构。其结构可视为钢球放置在立方体或六方
体中。电子的转移使金属具有导电性和热传导性，因为金属中原子
闻的结合力不是呈空间取向的，原子可从一个平面滑移至另一平面
导致金属发生塑性变形。

  材料的化学性质也与其原子结合本质有关，组成的原子或离子
越不容易被分开，金属越表现出惰性。在金属中，电子结合不紧密
和没有方向使原子或离子很容易被分开。因此，虽然金属具有的力
学性能符合许多生物医学应用的条件，但应考虑它容易受到化学降
解的影响。

  因为在组织与植入体界面上，细胞和组织与生物材料之间的相
互作用完全属于表面的现象，所以植入体的表面性质非常重要。表
面是材料正常三维结构的终结。表面层失去一边的邻近原子会改变
其电子结构，因此也改变了这些原子与其他原子的结合方式。化学
键将“悬挂”到固体材料的外部空间中去并使得表面原子具有比其
他原子更高的能量。结果表面原子将重新排列或与可发生反应的分
子结合以减少自由能来达到一种更合适的能量状态。

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