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上一节讲到了生物力学中常见的内力及外力形式，受力材料首先接受外力，然后外力在受力物体内部传导，在受力材料内部产生一个反方向的内力，该内力用于与外力的中和。受力材料受力后可会产生两种效果，一是运动状态的改变，也就是发生相对运动；二是自身形态的改变，也就是发生材料的应变。从这一节主要讲一下材料的一般属性。这是学习许多力学领域的前提，对骨科来讲也是非常重要的内容，因为骨折的固定离不开固定材料，骨骼本身也是一种特殊的生物活性材料，不言而喻，任何一种材料都离不开材料本身所具有的材料学属性。材料学属性是某种材料的固有属性，是反应材质特点或性能的指标。从材料学角度出发思考临床实际所涉及的问题，是骨折治疗中的一个重要的方向及能力，必须引起临床医务工作者的充分重视。
材料受力形变是材料的第一属性，在理论力学中会涉及到刚体的概念，也就是受力后形态不发生任何变化的物体，实际上绝对的刚体是不存在的，只是一种理想化模型，因为任何物体在受力作用后，都或多或少地变形，如果变形的程度相对于物体本身几何尺寸来说极为微小，在研究物体运动时可以看作刚体，如果变形的程度不能忽略的物体就称为变形体。变形体在外力的作用下其形状及体积将发生某种程度的变化，这种变化用形变加以描述，所谓的形变通俗的说就是材料在外力的作用下所发生的形状及体积的变化。
当一种固体材料受外力作用后形态改变，当外力撤消后，又恢复原状，这种变形称之为“弹性形变”；
相反当一种固体材料受外力作用后形态改变，当外力撤消后，不能完全恢复原状，这种变形称之为“塑性形变”。
任何一种材料在外力作用下所产生的形态变化量都不是无穷大的，当达到一定的范围及程度将发生材料的毁损断裂，此时所产生的形变就是这种物体的极限形变。不同的外力得到不同的形变或极限形变，压缩外力所致的形变称之为压缩形变，弯曲外力所致的形变称之为弯曲形变，牵张性外力所得到的形变称之为伸张性形变，扭转性外力所致的形变称之为扭转形变，剪切性外力所致的形变称之为剪切形变。
不同的材料有不同的形变能力，将弹性形变范围或能力较大的材料称之为塑性材料或韧性材料，如撑杆跳运动员所用撑杆，骨科临床所用的髓内针及钢板也是一种塑性材料；
相反将弹性变形范围或能力较小，很容易发生塑性形变的固定材料称之为脆性材料，如陶瓷，玻璃，人体的皮质骨也非常接近脆性材料；
具有流体性质及形式的形变称之为粘性，将既具有液体粘性又具有固体弹性的材料称之为粘弹性材料，粘弹性材料兼有塑性材料与粘性材料的力学性质，人体内软骨组织、皮肤、血管壁肌腱韧带等均是粘弹性材料。
塑性材料在外力作用下具有较大的弹性变形能力和范围，在此范围内形态的变化量与外力大小存在正相关性，也就是说在此范围内力越大，材料所产生形变越大，而且二者是线性关系，这就是著名的胡克定律（可表达为F=k·x，其中K为弹性系数，为一个常量，x 为形变量，如下图）。当材料达到其屈服点时将快速进入不可逆的塑性形变范围，此时已不符合胡克定律，在相同外力作用下其形变量快速增大，或者说产生同样的形变其所需外力急剧减小。
需要强调的是塑性材料的形变能力不是静止不变的，有时具有蠕变的性质，也就是说在应力保持不变的情况下，固体材料的应变随时间的延长而增大，这种现象称为蠕变，如果固体材料在长期外力作用下逐渐发生蠕变，最终的结果是很小的外力就将发生很大的形变，达到其极限应变量而断裂，也就是说蠕变将逐渐拉低材料的抵抗形变的能力。脆性材料的应变空间较小，不适用于胡克定律，蠕变的机会不多，所以表现并不明显。粘弹性材料受力应变具有时间依从性，若应变保持一定，则相应的应力将随时间的增加而下降，这种现象称为应力松弛。
骨折固定是临床上常见的治疗措施，需要选择内植物，骨折的本质是骨折端的应变量变为无限大，根据佩林定律可以知道要想达到骨折愈合必须加以控制应变量稳定骨折端。内植物作为控制骨折端的应变量的承担者，对自身的基本要求之一就是变形范围也就是极限应变量不能太小，因为极限应变量太小的内植材料容易断裂失效，使折端过早失去内植物的保护，所以从这个角度讲金属等塑性材料符合要求，而陶瓷等脆性材料就被排除了；当然塑性材料应用时一定注意蠕变现象，原则是在塑性材料蠕变脆化前骨折愈合，或者是控制作用于材料的应力值，减小应力刺激使蠕变时间无限长，使该材料的具有长期强度。关于粘弹性材料的应力松弛的性质在临床上也有重要应用，如骨折后的功能锻炼时，在同样的幅度下随着时间的延长所用应力将越来越小，或者说在同样的应力下将肌腱或肌肉的延长量将逐渐增加，直至最终功能得到改善。
（明年待续）
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