观察了生物材料冻存前后裂纹情况，用预制裂纹模拟缺陷。用光学和电子显微镜观察了低温保存后动脉的显微结构。发现冻结使裂纹产生，复温使其扩展。影响低温断裂的主要因素是降温方法、复温方法、质地和抗冻剂。测量得到低温下主动脉的拉伸性能，松弛性能，膨胀系数，比热，未冻水份额和导热系数。发现抗冻剂和降温速率对其有较大影响。在测量基础上建立了主动脉冻结过程的热应力模型，分析降温速率、抗冻剂浓度和有微裂纹存在对应力分布的影响。微裂纹使应力集中在裂尖点。从断裂力学角度研究了温度、降温速率及抗冻剂浓度对冻结状态下血管的断裂方式、裂纹扩展情况的影响，并探讨了血管在冻结状态下断裂判据的确定方法。分别用J积分临界值和机械强度作裂纹产生和裂纹扩展的判据。抗冻剂影响冻结血管的断裂方式、裂纹扩展情况。研究了低温保护剂作用机理。利用差示扫描量热法研究了低温保护剂溶液的过冷行为，水合性质，玻璃化转变与热焓松弛，反玻璃化动力学，共晶现象。得到丙二醇－NaCl－水的三元富水区相图。给出控制裂纹的建议。通过实验确定最佳参数，最好是玻璃化保存方法。猪主动脉低温保存实验和人胚胎玻璃化保存实验验证了该建议。
上海理工大学
周国燕
