硅结构的制作方法

专利名称：硅结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及含有硅组分和金属组分的硅结构。更具体地，本发明涉及用作生物材料的含有硅组分和金属组分的硅结构。
生物材料是一种适用于活的人体或动物体中或活的人体或动物体表面上的非-活的材料。生物材料加入受治疗者中或加到受治疗者上时与其生物学环境相互作用；例如生物材料可以是生物惰性的、生物活性的或可再吸收的，因此取决于在活的组织中的行为。
多孔和多晶硅每种都具有生物材料的性质。典型地，中孔性的硅是可再吸收的，微孔性的硅是生物活性的，而大孔性的硅是生物惰性的。大结晶硅也是相对生物惰性的，并且以电子组分形式存在于许多医学植入物中。因为它不是可侵蚀的，如果植入大结晶硅植入物涉及手术，一旦处理已实施其过程可能需要另外手术除去该植入物。
硅的许多其它性质有助于其用于医学设备的价值。例如由多孔硅可以生产纤维和膜，而这些已显示具有不同程度的机械挠性。一般而言，多孔硅比大结晶硅是更可弯曲的。但是，包括多孔硅在内的硅也是相对脆的，缺乏许多应用所要求的延性。这些机械性能对于生产医学设备是特别相关的，因为人体和动物体含有许多可弯曲和易延展的纤维、膜和组织。
尽管一般把硅看作易碎材料，但已报告硅在500-1000℃的易碎-易延展相转变，这与塑性流动有关(Properties of Crystalline SiliconEMIS Data Review No 20 lnspec 1999)。理论上已证明在室温下在毫微印压期间足够的压力能导致相转变到金属“β-锡”形态(Yin&Cohen《Phys Rev Lett》，45，12，p1004(1980))，而实验上已证明能导致易延展性能(Gogotsi等人，《Semicond.Sci.Tech.》14，936-44(1999)，Domnich等人，《Appl.Phys.Lett》，76，2214(2000))。使用金刚石压腔和甲醇/乙醇作为压缩介质(Deb等人，《自然》(Nature)，414，528(2001))，已观测到采用流体静力学方法压缩多孔硅的这样一些相变化。
已研制可再吸收的不含硅合金的模型(stent)应用。例如，镁合金目前在进行临床评价。但是，镁的延性低，而它的使用可能造成生成碎片，它们可能释放到血液流中。
下面的专利文件提供了与本发明相关的背景技术信息US20040098108描述了镁合金的医学应用的用途；US6287332描述了不同金属组合的医学应用的用途；US20030221307描述了薄壁管状镁植入物的制备方法；US20020183829描述了模型材料；US20040002752描述了牺牲的阳极模型系统，通过该系统采用电作用将以另外部分为代价使该模型部分的腐蚀降至最低；US5855599描述了装有螺旋翅的弹簧作为模型的微机械加工微结晶盘的用途；US20030187496描述了金刚石以毫微复合层的典型方式作为模型可膨胀涂层的用途；WO9706101描述了硅的生物活性与可再吸收晶型；WO03055534描述了硅纤维和织物以及US20040161369A1描述了浸溃金属的多孔基材。
下面专利文件也涉及本发明US5837030；US2004/0129112；US5964965；US5147449；CA2441578和DE19708402。US2004/0129112涉及含有金属的纳结晶材料。US5837030描述了纳结晶粉末的制备方法。US5964965描述了用于气相氢化的材料。US5147449描述了含有金属基体的粉末的制备方法。DE19708402描述了用于发动机的纳结晶材料。CA2441578描述了含有金属颗粒和陶瓷颗粒的材料。
提供相关背景技术信息的现有技术的另一项包括Stark等人在《Proc 39thIntern.Reliability Physics Symp.Florida USA IEEE》，p112-119(2001)，他们描述了硅-玻璃微包装；《合金与化合物杂志》(Journal of Alloys and Compounds)264(1998)285-292，它描述了材料的微结构研究工作；《薄固体薄膜》(Thin Solid Films)320(1998)184-191，它描述了纳复合材料的微结构；《材料科学与工程》(MaterialsScience and Engineering)B100(2003)27-34，它描述了采用热激活反应制备纳聚集体；《今天的催化剂》(Catalysis Today)26(1995)247-254，它描述了高温燃烧催化剂的稳定载体进展以及《复合材料科学与技术》(Composite Science and Technology)64(2004)1895-1898描述了热膨胀与复合材料中的热失配应力.
本发明的一个目的是至少部分地解决至少一些上述问题。本发明的另一个目的是提供具有改进机械性能的硅结构。本发明的另一个方面是提供具有改进再吸收性能的硅结构。
根据第一个方面，本发明提供含有硅组分和金属组分的硅结构，该硅组分和金属组分如此安排，以致在至少一部分硅组分与至少一部分金属组分之间有电接触。
该硅结构与生理电介质接触可引起在硅组分与金属组分之间建立电位差。由该电介质与金属和硅的电化学相互作用造成的电位差可影响该电介质中硅组分与金属组分的腐蚀。
该硅组分可以含有一种或多种大结晶硅、多孔硅、多晶硅、无定形硅、纳微粒硅、微微粒硅、纳柱形硅、微柱形硅，硅具有四面体键合结构以及硅具有β锡晶体结构。
就本说明书而言言，纳微粒材料是一种含有多种多样材料纳微粒的材料，每个材料纳微粒含有这种材料，并且它们的最大尺寸小于10nm；纳柱形材料是含有多种多样材料纳柱的材料，每个材料纳柱含有该材料并且具有小于10nm的平均柱直径；纳结构化材料是一种含有纳微粒和/或纳柱的材料；而纳复合材料是一种含有两种或两种以上纳结构化材料的复合材料。就本说明书而言言，微微粒材料是一种含有多种多样材料微微粒的材料，每种材料微微粒含有这种材料并且具有小于10微米的最大直径；微柱材料是一种含有多种多样材料微柱的材料，每种材料微柱含有这种材料并且具有小于10微米的平均柱直径；微结构化材料是一种含有微微粒和/或微柱的材料；而微复合材料是一种含有两种或两种以上微结构化材料的复合材料。
该硅结构可以包括单元体。该硅结构可以组成单元体的一部分。
就该说明书而言，单元体有如此结构和组成，以致该单元体的任何部分与该单元体其它一个部分或多个部分是一个整体。
至少一部分金属组分可以与至少一部分硅组分是一个整体。
该硅组分可以包括多种多样键合硅颗粒，每个键合硅颗粒与一个或多个其它键合硅颗粒进行键合。
该硅组分可以含有多种多样共价键合的硅颗粒，每个共价键合的硅颗粒与一个或多个其它共价键合的硅颗粒进行共价键合。
该金属组分可以含有多种多样键合金属颗粒，每个键合金属颗粒与一个或多个其它键合金属颗粒进行键合。
该硅结构可以含有多种多样键合颗粒，每个键合颗粒与至少一个其它键合颗粒进行键合。
该硅组分可以含有半导体硅。该硅组分可以含有半导体多孔硅。该硅组分可以含有半导体纳微粒和/或微柱形硅。该硅组分可以含有半导体大结晶硅。
该硅组分可以含有元素硅。该硅组分可以含有元素多孔硅。该硅组分可以含有元素纳微粒和/或微柱形硅。该硅组分可以含有元素大结晶硅。
该硅组分可以含有一个或多个大孔性硅、中孔性硅和微孔性硅。
微孔性硅的孔的直径小于20；中孔性硅的孔的直径是20-500；而大孔性硅的孔的直径大于500。
该硅组分可以含有多孔硅，至少一部分金属组分处于该多孔硅的至少一些孔中。
该硅组分可以含有具有β锡结构的多孔硅，至少一部分金属组分处于该多孔硅的至少一些孔中。
该硅组分可以含有具有四面体键合结构的多孔硅。该硅组分可以含有具有四面体键合结构的大结晶硅。
该金属组分可以含有比硅更贵重的金属。该金属组分可以含有一种或多种下述金属金、铂、银、钯、硒、铜、铋、钨、钼、镍和铁。
该金属组分可以含有比硅更贱的金属。该金属组分可以含有一种或多种下述金属铝、钛、锰、钙和镁。
该金属组分可以含有在生理液体中可再吸收的金属。该金属组分可以含有一种或多种铁、镁和锌。该金属组分可以选自一种或多种下述金属钴、铬和钒。
该金属组分可以含有多种多样的金属丝。该金属组分可以含有多种多样的金属纤维。该金属组分可以含有金属网(metal mesh)。该金属组分可以含有多种多样的金属颗粒。该金属组分可以基本均匀地分布在整个该硅组分中。
该金属组分可以含有102-1018个金属颗粒。
该金属组分可以含有108-1016个金属颗粒。
该金属组分可以含有109-1014金属颗粒。
该金属组分可以含有纳微粒和/或纳柱形金属。
该金属组分可以含有多孔金属，至少一部分该硅组分处在至少一些多孔金属的孔中。
该金属组分可以含有多孔金属，而该硅组分可以含有具有β锡结构的硅，至少一部分硅组分处在至少一些多孔金属的孔中。
该金属组分可以构成30原子％以上的硅结构。
该金属组分可以构成50原子％以上的硅结构。
该金属组分可以构成70原子％以上的硅结构。
该硅组分可以构成70原子％以下的硅结构。
该硅组分可以构成50原子％以下的硅结构。
该硅组分可以构成30原子％以下的硅结构。
该硅组分可以构成70原子％以上的硅结构。
该硅组分可以构成50原子％以上的硅结构。
该硅组分可以构成30原子％以上的硅结构。
该金属组分可以含有纳结构化金属，而该硅组分可以含有纳结构化硅，至少一部分纳结构化硅是与至少一部分该纳结构化金属电接触的。
具有有利生物性质的某些多孔与多晶硅晶型是纳结构化的。纳结构化硅的存在可使这种硅结构具有生物活性和/或可再吸收性。这种纳结构化金属的存在可以使这种硅结构具有延性，因此允许其用于生产这种功能需要延性的医学设备。
该硅结构可具有如此的组成，以致该金属组分和硅组分各自这样安排，使得该硅结构直到断裂的总永久变形(strain)高于5％。
该金属组分和硅组分每种以如此量安排，以致该硅结构直到断裂的总永久变形高于10％。
该金属组分和硅组分每种以如此量安排，以致该硅结构是易延展的。
该硅结构直到断裂的总永久变形高于5％。
该硅结构可以含有直到断裂的总永久变形高于5％的单元体。
该硅结构可以是易延展的。该硅结构可以含有易延展的单元体。
毫无疑问地，本说明书始终使用的术语″易延展的″应该具有与术语″延展性的″同样的意义，就本说明书而言，易延展的材料定义为直到断裂的总永久变形高于3％的材料。
该金属组分与该硅组分的电接触可以允许其硅结构放在生理环境中时完全再吸收。即使该金属组分正常地在没有与该硅组分电接触的情况下被人或动物植入或消化时再吸收，也可是这种情况。
动物或人给药达到医疗价值时，该硅结构不需要完全再吸收。例如，如果它含有纳复合材料，那么该硅可以再吸收，留下金属纳颗粒。假如该金属是无毒的，那么该纳微粒可以安全地被该对象排泄掉。
该金属组分可以含有非毒性纳颗粒，每种非毒性纳颗粒含有一种或多种下述金属铁、银和金。
该硅结构可以含有金属硅合金，该硅组分构成合金的一部分，而该金属组分构成合金的一部分。
该硅组分可以含有硅基质，而该金属组分可以含有一种或多种金属层，至少该金属层一部分或其中一层金属层位于至少一部分硅基材表面上。
该硅组分可以含有硅纤维，而该金属组分可以含有一层或多层金属层，至少该金属层一部分或其中一层金属层位于至少一部分硅纤维表面上。
该硅组分可以含有硅管，而该金属组分可以含有一层或多层金属层，至少该金属层一部分或其中一层金属层位于至少一部分硅管表面上。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是1-1000。
就本说明书而言，该硅组分的外硅表面是硅组分的表面，如果硅结构完全浸没在纯水中并防止与水进行任何反应，则该硅组分处于平衡态时会与水接触。该金属组分的外金属表面是金属组分的表面，如果硅结构完全浸没在纯水中并防止与水进行任何反应，则该金属组分处于平衡态时会与水接触。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是2-1000。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是10-1000。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是1-100。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是10-100。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是20-100。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是0.001-1。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是0.001-0.5。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是0.001-0.1。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是0.01-1。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是0.01-0.5。
该硅结构组成和该硅组分和该金属组分两者安排可以是如此，以致外硅表面面积与外金属表面面积的比是0.01-0.2。
该硅组分的外表面面积与该金属组分的外表面面积的比可影响在外硅和金属表面的电流密度，而这反过来又可能影响任何腐蚀速度。
该硅结构可以构成至少一部分圆柱形的壁。该硅结构可以如此成形与安排，以致它构成圆柱形的壁。
该硅结构可以构成模型(stent)的一部分。该硅结构可以构成导管的一部分。
该硅结构可以基本上由该硅组分和该金属组分组成。该硅结构可以由该硅组分和该金属组分组成。
该硅结构可以含有药物。该硅结构可以构成药物释放模型的一部分。该硅结构可以含有多孔硅和药物，该药物位于该多孔硅的至少一些孔中。
就本说明书而言，生物活性材料是植入活的人或动物体内时能与活组织构成键的材料；而可再吸收的材料是放入活的人或动物体的生理流体中时能侵蚀的材料。就本说明书而言，生理电介质是在活的人或动物体中可以见到的电介质。
根据另外的方面，本发明提供一种包括金属组分和硅组分的硅结构的生产方法，该方法包括下述步骤(a)使硅样品熔化；(b)允许和/或促使至少一些熔化硅流入至少一些多孔金属的孔中，该多孔金属的熔点超过硅样品的熔点；以及(c)允许和/或促使硅和多孔金属两者达到温度T2，该温度T2低于硅样品的熔点，从而得到该硅结构。
该多孔金属可以含有一种或多种下述金属铬、钼、钽、钛和钨。
为了确保在该金属与硅的热膨胀系数之间有足够的差别，可以往位于该多孔金属孔中的硅施加压力，促使生成具有β锡晶体结构的硅。该多孔金属的杨氏模量大于大结晶硅的杨氏模量。为了确保该金属具有足够高的杨氏模量，通过冷却该硅结构产生的压力可以集中于该硅组分。该多孔金属可以含有铁和/或镍。
该方法可以包括将该多孔金属加热到温度T1的步骤(d)。步骤(d)可以在步骤(a)之前或之后进行。步骤(b)和(d)可以同时进行。步骤(b)可以促使该多孔金属的温度升高。
步骤(a)、(b)、(c)和(d)可以这样一种方式进行，以致该硅结构含有的硅为β锡晶体结构。
步骤(a)、(b)、(c)和(d)中的每个步骤可以在降低温度下进行。
T1可以是1412-2355℃。T1可以是1420-2000℃。T1可以是1450-2000℃。T1可以是1600-2100℃。T1可以是1700-2000℃。T1可以是1500-1800℃。
T2可以是0-100℃。
在30秒至2分间隔内将该多孔金属冷却到温度T1-T2之间。
在1分至10分间隔内将该多孔金属冷却到温度T1-T2之间。
在1分至60分间隔内将该多孔金属冷却到温度T1-T2之间。
在1小时至10小时间隔内将该多孔金属冷却到温度T1-T2之间。
根据另外的方面，本发明提供一种含有金属组分和硅组分的硅结构的生产方法，该方法包括下述步骤(a)将具有四面体键合结构的多孔硅样品加热到温度T3；(b)把金属加到该多孔硅的孔中；以及(c)允许和/或促使多孔硅冷却到温度T4，得到该硅结构。
步骤(b)可以包括步骤(bi)使熔化温度低于多孔硅样品的金属熔化；和(bii)允许和/或促使熔化金属流入多孔硅的至少一些孔中。
步骤(b)可以包括步骤(biii)熔化该金属化合物；(biv)允许和/或促使该金属化合物流入多孔硅的至少一些孔中；以及(bv)在温度T3分解该金属化合物得到这种金属。
该金属化合物可以是一种或多种硝酸盐、醇化物、β-二酮以及混合的醇化物/β-二酮。
该金属可以含有一种或多种的铝、钡、铋、钙、镓、金、铟、镁、银、锡和锌。
为了确保在该金属与硅的热膨胀系数之间有足够的差，可以往这种硅施加压力，促使生成具有β锡晶体结构的硅。该多孔金属的杨氏模量大于大结晶硅的杨氏模量。为了确保该金属具有足够高的杨氏模量，通过冷却该硅结构产生的压力可以集中于该硅组分上。该多孔金属可以含有锰和/或铜。
步骤(a)、(b)和(c)可以如此方式进行，以致该硅结构含有的硅具有β锡晶体结构。
步骤(a)、(b)和(c)中的每个步骤可以在还原气氛下进行。
T3可以是30-1414℃。T3可以是155-1300℃。
T3可以是200-1000℃。T3可以是400-1200℃。
T3可以是500-1400℃。T3可以是500-900℃。
该多孔硅可以含有一种或多种微孔性硅、中孔性硅和大孔性硅。
该多孔硅的孔隙度可以是4％-90％。
该多孔硅的孔隙度可以是30％-90％。
该多孔硅的孔隙度可以是30％-70％。
T4可以是0-100℃。
步骤(a)可以在步骤(b)之前进行。步骤(b)可以在步骤(a)之前进行。步骤(a)和(b)可以同时进行。
可以在30秒-2分钟间隔内将该多孔硅冷却到温度T3-T4。
可以在1分钟-10分钟间隔内将该多孔硅冷却到温度T3-T4。
可以在1分钟-60分钟间隔内将该多孔硅冷却到温度T3-T4。
可以在1小时-10小时间隔内将该多孔硅冷却到温度T3-T4。
根据另外的方面，本发明提供如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构用作药物。
根据另外的方面，本发明提供如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构用作生物材料。
根据另外的方面，本发明提供如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构用作生物活性材料。
根据另外的方面，本发明提供如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构用作可再吸收的材料。
根据另外的方面，本发明提供如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构用作可再吸收的生物材料。
根据另外的方面，本发明提供如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构用作模型(stent)。
根据另外的方面，本发明提供包括如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构的模型。
根据另外的方面，本发明提供包括如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构的膜。
根据另外的方面，本发明提供包括如前面提到方面中的任何方面所定义的硅结构的纤维。
将参照附图通过唯一的实施例描述本发明

图1表示本发明一部分硅结构的示意图，它含有金属组分和硅组分的纳复合材料；图2表示硅结构的示意图，它的外金属表面面积大于外硅表面面积，以及图3表示一部分硅结构的示意图，它含有多孔金属和具有β锡结构的硅，该硅位于该金属孔内。
图1表示通常用11标注的一部分硅结构的示意图，它含有金属组分和硅组分的纳复合材料。该金属组分含有比硅更贵重的金属。该金属组分含有多种多样的金属纳颗粒12组成，并且该硅组分含有多种多样的硅纳颗粒13。在图1中，在金属与硅纳颗粒12、13之间已形成电接触14。因为金属与硅纳颗粒12、13的电化学性质不同，所以当硅结构11浸没在生理液体中时，就在硅纳颗粒13与金属纳颗粒12之间建立了电位差；这种电位差使硅纳颗粒13的腐蚀速度增加。
含有金属组分和硅组分的本发明硅结构可以采用下述的一种或多种标准方法进行生产液体金属渗透、模压铸造、搅拌铸造、热等静压(HIP)、冷等静压(CIP)、金属坯料内化学蒸汽沉积以及液体有机金属浸渍硅坯料，接着热解。
液体金属渗透可以包括多孔硅坯料浸没在合适炉内的熔化金属中的步骤。可以往该金属施加静压力10-1000大气压，提高该金属润湿这种多孔硅。《J.Appl.Phys.》，64(11)，p6588-6590(1988)描述了这种方法的一般技术，本文将该文作为参考文献加以引用。
热等静压可以包括将硅颗粒和金属颗粒加到热静压力机中的步骤，该压力机位于封闭在水冷压力釜中的炉内，而这种炉用于加热金属和硅颗粒的混合物，通过氩气或氦气将压力施加到加热的颗粒上。US5919321和《材料科学杂志》(J.Mater.Sci.)，31，4985-4990(1996)描述了这种方法的一般技术，本文将两者作为参考文献加以引用。
冷压可以包括把硅颗粒和金属颗粒装填到不锈钢气缸的步骤，然后，借助不锈钢活塞可以施加单轴向压力1000-5000磅/平方英寸(psi)，该硅和金属微粒的温度保持在约20℃。在HIP之前可以使用CP将微粒产品结合起来，得到所希望的复合材料。
磁控管溅射可以包括这种硅和金属组分的物理蒸汽沉积，产生多层纳复合材料结构的步骤。《SPIE》，Vol.3331，42-51(1998)描述了一般技术，本文将其作为参考文献加以引用。
硅烷分解可以包括该金属组分化学蒸汽沉积，由多孔硅坯料得到这种复合材料的步骤。沉积温度典型地是550-650℃，沉积在低压(0.2-1.0托)反应器中进行。S.M.Sze，McGraw Hill在《VLSITechnology》，1998中描述了这种技术。
可以生产含有这种金属组分和硅组分的纳复合材料的其它标准技术包括磨碎(《合金与化合物杂志》(J.Alloys and Compounds)，Vol.264，285-292(1998)描述的，本文将其作为参考文献加以引用)，共溅射(《薄的固体薄膜》(Thin Solid Films)，320，184-191(1998)描述的，本文将其作为参考文献加以引用)，热诱发相分离(《材料科学与工程》(Materials Science end Engn.)，Vol.B100，27-34，2003描述的，本文将其作为参考文献加以引用)，以及从液相到多孔坯料的电沉积(《应用物理杂志》(J.Appl.Phys.)，Vol.76，p 6671-2，1994描述的，本文将其作为参考文献加以引用)。
图2表示硅结构的示意性图，总体用21表示，它包括金属组分22和硅组分23。外金属表面面积大于外硅表面面积。这是因为金属电极22为波状表面，而硅基材23为平表面。可以通过首先显微机加工硅基材而形成这种金属电极，使得在其非外表面24形成波纹成形。然后，在非外表面24上沉积金属层，形成波状金属电极22。
改变金属外表面面积与硅外表面面积之比的能力，对于把这种硅结构放到例如像生理电介质的电介质中时，控制硅的蚀刻或腐蚀速度是具有极大价值的。金属电极22表面的面积越大，由金属电极22与硅基材23之间的电位差造成的电流密度也越大，而蚀刻或腐蚀速度也就越大。
图3表示一部分硅结构示意图，总体用31表示，它包括多孔金属组分32和具有β锡结构的硅组分33，硅33位于该金属孔内。
取多孔金属坯料，再把熔融硅加到坯料孔中，这样可以生产出含有该金属组分和具有β锡晶体结构的硅组分的硅结构。通过将金属粉部分固结可以生产出这种坯料。进行烧结达到孔隙度10-50％。在炉中，在氢气还原气氛下加热这种硅至温度1450-1550℃，再把这种金属坯料浸没在熔融硅中。一旦熔融硅加入该多孔金属孔中，就从炉中取出这种结构，任其冷却。该多孔金属收缩所施加的压力引起其硅陷入这些孔中，形成β锡晶体结构。可以使用热压机或热等静压机给这种复合材料施加附加的压力。这种方法适合于生产含有铬、铁、钼、镍、钽、钛和钨的硅结构。
取50-90％孔隙度的具有四面体键合结构的中孔性硅样品，再采用WO 99/53898描述的方法(本文将其作为参考文献加以引用)将熔化金属盐熔入该多孔硅的孔中，这样可以生产含有金属组分和具有β锡晶体结构的硅组分的硅结构。在800-1200℃的氢气还原气氛下分解得到该金属。冷却金属对硅施加一个压力，因此引起其结构转变成β锡晶型。这种方法适合于生产含有一种或多种下述金属的硅结构铝、钡、铋、钙、铜、镓、金、铟、镁、锰、银、锡和锌。这种方法使用的金属盐可以选自一种或多种硝酸盐、醇化物、β-二酮和混合醇化物/β-二酮。
在另外的实施例中，取市场上供应的微粉化散装硅粉RG98粉，再使用HF和乙醇1∶1溶液进行处理，这样可以生产本发明的硅结构。这种粉可以在这种溶液中停留5-15分钟，除去因接触空气所产生的表面氧化物。将停止放出气体作为该氢化物表面生成已完成的指示。可以用Buckner容器过滤达到提取硅粉，接着用滤纸进行空气干燥。等重量的金属粉(例如Fe粉、W粉、Mo粉或Ni粉)与硅粉可以采用Pharmatech Ltd LC005掺混器进行混合，该掺混器以28rpm操作60分钟。然后精确称量一些掺混粉，再加到可抽空的粒料模中，以准备冷压。然后样品可以在Rondal 10吨水压机中在不同的压力范围内进行冷压得到该硅结构。
在另一个实施例中，取微粉化的金属粉与硅粉，再让它们一起通过球磨，这样可以生产本发明的硅结构。金属和硅组分两者可以包括一部分浆体。直径1-200微米的二氧化锆微球可以用于充分地混合这些组分。Netzsch Zeta Il LMZ 10 Circulatory Mill可以用于实施这个任务。如前面所描述的，混合的硅和金属组分可以在Rondal水压机进行冷压得到该硅结构。
取从市场上获得的金属和硅纳颗粒，再将它们与超临界CO2混合(如J Yang、J Wang、R N Dave，R Pfeffer在“通过高压悬浮液快速膨胀混合纳颗粒”，《先进粉末技术(Advanced Powder Technology)》，第14卷，第4期(2003)，第471-493页中所描述的，本文将其作为参考文献加以引用)，也可以生产本发明的硅结构。
可以采用标准外科技术，将利用一种或多种上述技术生产的硅结构植入动物或人中。
权利要求
1.用作可再吸收的生物材料的硅结构，该硅结构含有金属组分和硅组分，该金属组分和硅组分如此安排，以致至少一部分硅组分与至少一部分金属组分是电接触的，该硅组分含有微微粒硅，该金属组分含有比硅更贵重的微微粒金属。
2.根据权利要求1所述的硅结构，其特征在于该硅结构的组成与该金属组分和硅组分安排是使得外硅表面面积与外金属表面面积的比是1-1000。
3.根据权利要求1所述的硅结构，其特征在于该硅结构的组成与该金属组分和硅组分安排是使得外硅表面面积与外金属表面面积的比是1-0.001。
4.根据权利要求1所述的硅结构，其特征在于该金属组分含有一种或多种下述金属金、铂、银、钯、硒、铜、铋、钨、钼、镍和铁。
5.根据权利要求1所述的硅结构，其特征在于该结构具有如此组成，以及该金属和硅组分是如此安排，以致这种硅结构是易延展的。
6.根据权利要求1所述的硅结构，其特征在于该硅组分含有纳结构化硅，而该金属组分含有纳结构化金属。
7.根据权利要求1所述的硅结构，其特征在于该结构包括单元体，该单元体含有至少一部分硅组分和/或至少一部分金属组分。
全文摘要
本发明涉及硅结构，它含有该金属组分和硅组分，该金属组分和硅组分是如此安排的，以致至少一部分硅组分与至少一部分金属组分是电接触的，其特征在于该硅组分含有纳米结构化硅，而该金属组分含有纳米结构化金属。该硅结构可以用于样品的应用。
文档编号A61F2/82GK101084024SQ200580044114
公开日2007年12月5日 申请日期2005年10月19日 优先权日2004年10月21日
发明者T·L·坎汉 申请人:Psi医疗有限公司