材料組成的原子或離子晶體結構-實驗顯微鏡
結構與性質關系的基本理論
材料的性質由其結構決定。在原子水平下，金屬由帶正電荷的
原子核和原子核周圍的電子云組成，這種原子結構使金屬具有自身
的特征和明顯的性質。原子間的金屬鍵結合使其構成了有規則的、
重復排列的三維晶體結構。其結構可視為鋼球放置在立方體或六方
體中。電子的轉移使金屬具有導電性和熱傳導性，因為金屬中原子
聞的結合力不是呈空間取向的，原子可從一個平面滑移至另一平面
導致金屬發生塑性變形。
材料的化學性質也與其原子結合本質有關，組成的原子或離子
越不容易被分開，金屬越表現出惰性。在金屬中，電子結合不緊密
和沒有方向使原子或離子很容易被分開。因此，雖然金屬具有的力
學性能符合許多生物醫學應用的條件，但應考慮它容易受到化學降
解的影響。
因為在組織與植入體界面上，細胞和組織與生物材料之間的相
互作用完全屬于表面的現象，所以植入體的表面性質非常重要。表
面是材料正常三維結構的終結。表面層失去一邊的鄰近原子會改變
其電子結構，因此也改變了這些原子與其他原子的結合方式�；瘜W
鍵將“懸掛”到固體材料的外部空間中去并使得表面原子具有比其
他原子更高的能量。結果表面原子將重新排列或與可發生反應的分
子結合以減少自由能來達到一種更合適的能量狀態。
