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先进陶瓷问答:什么是陶瓷医学?为什么氮化硅的双层钝化减反射膜比单层减反射膜效果好?

先进陶瓷问答:什么是陶瓷医学?为什么氮化硅的双层钝化减反射膜比单层减反射膜效果好? CERADIR先进陶瓷在线
2022-01-19
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导读:先进陶瓷材料问答知多少,都在CERADIR

以下问题的提问者均来源于知乎平台的各路求学好问者,CERADIR先进陶瓷在线作为一家服务于行业的先进陶瓷 B2B 平台,尽可能解答用户疑难也是我们一直在做的事情!今后每周小编将在这里分享相关问答,欢迎行业内朋友到知乎找我们提问。若有疏漏错误之处,还请各位朋友批评指正,谢谢!


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什么是陶瓷医学?


生物陶瓷实际上是专门用于医学或口腔领域的陶瓷类材料,包括氧化铝(alumina)、氧化锆(zirconia)、生物活性玻璃(bioactive glass)。

生物陶瓷可根据与周围组织的相互反应,分为生物活性(bioactive)及生物惰性(bioinert)材料。前者包括活性玻璃和磷酸钙(calcium phosphate),能与周围组织反应,促进生成更持续耐用的组织,可进一步划分为可降解及不可降解材料;而后者一般指氧化锆和氧化铝,不具备任何生物性或生理性的效果 (Best et al. 2008; Koch & Brave 2009)。

其实,运用最广泛的实际上是矫形外科(orthopedic)中的关节置换,生物陶瓷材料作为金属植体的涂层,增加其生物相容性 (Hench 1991; Jefferies 2014)。

除此以外,人工心脏瓣膜的工作环境十分苛刻,它要求在湍流和近滞流的区域抗凝血,要求耐10亿或更多次荷载冲击而不产生明显疲劳的磨损。

碳质生物陶瓷正好具有良好的血液相容性和生物相容性,它作为瓣膜材料与血液接触不产生凝血,耐磨损度竟可达钛同高钴铬钼耐蚀耐热合金的30倍。

氧化锆陶瓷和钴铬合金对比

如今,医学上开始利用氧化锆陶瓷与塑料胫骨组件相结合的方式,代替了其他膝关节置换中使用的金属托盘和塑料部件。实验表明,这种新型膝盖不但可以维持20-25年,大大超过钴铬合金和聚乙烯假体有效的15-20年,还可以对新组合进行自润滑,从而实现更顺畅,更轻松的铰接。

这种材料的另一个重要特征是它具有生物相容性,这意味着患有镍过敏并且不能使用钴铬合金制成的膝盖假体的人(因为镍是钴铬合金的一种成分)。由于不含镍,氧化锆假体彻底消除了镍过敏患者的风险。

氧化锆在骨科和牙科应用中均表现良好,但长期的高质量临床数据仍然很少,关于磨损、晶体降解、裂纹扩展和灾难性断裂影响的担忧仍在争论中。生物医学应用中氧化锆的未来将取决于这些数据的产生以解决问题,随着这些问题的一步步解决,氧化锆在医疗领域必将有广阔的前景。


Q from @一无所知



为什么氮化硅的双层钝化减反射膜比单层减反射膜效果好?


氮化硅薄膜作为表面介质层在传统晶硅太阳电池制造中被广泛应用,它能够很好地钝化多晶硅片表面及体内的缺陷和减少入射光的反射。

氮化硅膜层中硅的含量增高,折射率和消光系数均相应增高,随之氮化硅对光的吸收就会增强,所以高折射率、高消光系数的薄膜不适合作为减反膜;但是相应地增加硅的含量,表面钝化作用呈现增强趋势。

为了兼顾氮化硅膜层的钝化和减反射效果,对于多晶太阳电池普遍采用双层氮化硅膜的减反射膜层,即先淀积一层高折射率的氮化硅可以更好地钝化太阳电池的表面,然后生长低折射率的氮化硅用于降低表面反射率,从而有效的提高了太阳电池的光电转换效率。

理论上采用多层氮化硅减反射膜层通过不断降低折射率,能够更好的钝化太阳电池表面和降低表面反射率。


Q from @无名


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