第1章 人工机械心脏瓣膜概述 1
1.1 人体心脏及其瓣膜 1
1.1.1 人体心脏的位置和形态 1
1.1.2 人体心脏的结构 2
1.1.3 人体心脏瓣膜 4
1.1.4 人体心脏瓣膜周围的力学环境 5
1.1.5 人体心脏瓣膜的病变与修复 6
1.2 人工心脏瓣膜 7
1.2.1 历史回顾 7
1.2.2 机械瓣 8
1.2.3 生物瓣 9
1.2.4 介入治疗使用的瓣膜 10
1.2.5 组织工程心脏瓣膜 10
1.3 人工机械心脏瓣膜 11
1.3.1 历史回顾 11
1.3.2 设计标准 12
1.3.3 发展和应用 12
1.3.4 新型人工机械心脏瓣膜 17
1.3.5 问题和展望 19
1.4 本章小结 19
参考文献 20
第2章 人工机械心脏瓣膜材料及热解炭 24
2.1 人工心脏瓣膜材料的要求 24
2.2 人工机械心脏瓣膜材料发展趋势 25
2.3 热解炭 26
2.3.1 炭材料及其分类 26
2.3.2 热解炭的用途 31
2.3.3 热解炭的制备 34
2.3.4 热解炭的分类 35
2.3.5 热解炭的生物相容性 40
2.4 人工心脏瓣膜用热解炭 40
2.4.1 低温各向同性热解炭 41
2.4.2 含硅低温各向同性热解炭 42
2.5 本章小结 43
参考文献 43
第3章 人工机械心脏瓣膜用热解炭涂层制备方法 45
3.1 人工机械心脏瓣膜用热解炭的制备原材料 45
3.2 人工机械心脏瓣膜用热解炭的沉积反应装置 46
3.2.1 化学气相沉积 46
3.2.2 流化床 47
3.2.3 稳态流化床沉积工艺 50
3.3 影响热解炭涂层结构的主要工艺因素 52
3.3.1 沉积温度 53
3.3.2 碳源气体浓度 55
3.3.3 床层面积 57
3.3.4 热解时间 60
3.3.5 其他因素 60
3.4 热解炭的沉积机理 64
3.4.1 烃类气体在气相中的化学反应 64
3.4.2 沉积机理 72
3.5 本章小结 78
参考文献 78
第4章 人工心脏瓣膜含硅热解炭涂层的微观结构 82
4.1 材料和方法 82
4.1.1 沉积装置和工艺 82
4.1.2 试样分析表征 82
4.2 结果 83
4.2.1 X射线衍射分析 83
4.2.2 X射线能谱分析 83
4.2.3 扫描电镜分析 84
4.2.4 透射电镜分析 85
4.2.5 偏光显微镜分析 86
4.3 讨论 87
4.3.1 准稳态流化床沉积工艺 87
4.3.2 沉积机理 87
4.3.3 乱层结构 88
4.3.4 涂层中的β-SiC 88
4.4 本章小结 88
参考文献 89
第5章 用选区电子衍射法测定人工机械心脏瓣膜热解炭的择优取向度 90
5.1 实验 90
5.1.1 热解炭择优取向测定方法 90
5.1.2 试样制备 91
5.2 结果和讨论 92
5.2.1 含硅热解炭涂层的扫描电镜观察结果 92
5.2.2 试样取向角测定 92
5.2.3 讨论 94
5.3 本章小结 95
参考文献 95
第6章 热处理对人工心脏瓣膜热解炭力学性能的影响 97
6.1 实验 97
6.1.1 材料制备 97
6.1.2 热处理 97
6.1.3 三点弯曲实验 97
6.1.4 抛光表面显微观察 98
6.2 结果 98
6.3 讨论 100
6.4 本章小结 101
参考文献 101
第7章 人工心脏瓣膜热解炭断裂韧性有限元分析 103
7.1 ANSYS计算KIC的理论基础 103
7.2 三维有限元模型建立 105
7.3 结果和分析 108
7.3.1 ANSYS计算KIC的有效性 108
7.3.2 涂层与基体厚度比对复合材料KIC的影响 109
7.3.3 裂纹尖端半径对复合材料KIC的影响 110
7.4 本章小结 111
参考文献 111
第8章 沉积条件对低温各向同性热解炭形貌的影响 113
8.1 实验 113
8.1.1 样品制备 113
8.1.2 分析测试 114
8.2 结果和讨论 114
8.3 本章小结 119
参考文献 119
第9章 低温各向同性热解炭的密度和孔隙结构 121
9.1 材料和方法 121
9.1.1 材料制备 121
9.1.2 试样分析 122
9.2 结果 122
9.2.1 密度测量 122
9.2.2 硬度测量 123
9.2.3 扫描电镜观察 123
9.2.4 透射电镜观察高密度热解炭 124
9.2.5 高密度热解炭的压汞实验 125
9.3 讨论 126
9.3.1 热解炭的密度和硬度 126
9.3.2 热解炭的密度和孔隙结构 126
9.4 本章小结 128
参考文献 128
第10章 低温各向同性热解炭微观结构及沉积机理 130
10.1 实验 130
10.1.1 样品制备 130
10.1.2 样品表征 131
10.2 结果和讨论 131
10.2.1 扫描电镜分析 131
10.2.2 透射电镜分析 132
10.3 沉积机理分析 135
10.3.1 沉积模型 135
10.3.2 沉积温度和丙烷体积浓度对沉积过程的影响 136
10.4 本章小结 138
参考文献 138