一、UHMWPE用于生物工程的摩擦磨损研究（论文文献综述）
秦红玲,舒现维,徐行,张立保,李响[1]（2021）在《多孔储液材料的仿生制备及其摩擦学性能研究进展》文中研究说明多孔储液材料因其优异的自润滑性能备受关注,特别是其孔隙结构参数与性能间对应关系的研究一直是学术界和工业界亟待解决的问题。针对该类多孔储液材料,从来源、制备方法以及摩擦学特性等方面对其发展脉络及面临的问题进行梳理和分析,认为在仿生关节软骨制备适合工业应用的摩擦副方面,如何提取关键仿生特征参数是关键。目前在进行服役可靠性、工况适应性分析时,多用孔隙率来表征多孔结构特征,在明晰孔隙形态参数（孔径,分布,贯通型等）与力学-物理性能、润滑状态之间的映射关系方面存在明显的不足,导致从优化孔隙形态参数入手实现多孔储液材料力学-物理性能与摩擦学性能的统一方面仍具挑战性。3D打印技术的快速发展有望解决当前多孔材料成形过程中孔隙形态参数不可精确控制的问题,并为其自润滑理论的发展提供有效试验手段。
颜笑天[2]（2020）在《不同维度羟基磷灰石/聚四氟乙烯纳米复合物的原位构筑及其摩擦学性能》文中研究说明聚四氟乙烯（PTFE）具有良好的化学稳定性、耐腐蚀性和自润滑性,在化工、机械和生物材料等领域具有广泛的应用。然而PTFE机械强度与硬度较低、耐磨损性能较差,限制了它的应用。羟基磷灰石（HAP）是具有良好的生物相容性与生物活性的无机材料,在生物材料、药物载体方面扮演重要角色。HAP作为生物材料单独使用时,具有强度低、脆性大等缺点,其应用范围受到限制。将HAP填充到其他材料中,在保持其生物活性同时,可以弥补其固有缺陷。HAP的尺寸与形貌影响材料的性质与应用领域。纳米HAP 比表面积大,骨传导性能、溶解性能强,拥有优异的生物活性与生物相容性,并且其机械性能也优于微米级HAP。本论文通过水热合成的方法将零维、一维和二维的纳米HAP原位填充到PTFE中,提高纳米羟基磷灰石在基体中的分散和界面结合能力,考察“维度”对制得的纳米复合物的理化性质和摩擦学性能的影响,使纳米复合物兼具HAP的生物活性和PTFE的良好韧性,拓展HAP在生物材料领域的应用范围。一、羟基磷灰石纳米颗粒原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能HAP纳米颗粒易于合成且使用广泛,本章以Ca（NO3）2·4H2O和（NH4）2HPO4作为钙源和磷源,在60℃水浴条件下,通过水热合成的方法将HAP纳米颗粒原位填充到PTFE中,制备HAP纳米颗粒/PTFE复合物（HAP-NP/PTFE）。通过SEM、TEM、XRD、XPS、FT-IR、DSC、TG、视频光学接触角测量仪、万能试验机、高速环块摩擦磨损试验机和3D激光显微镜等仪器的表征与测试,分析、探究制备的HAP纳米颗粒/PTFE复合物的结构性质、热学性质、疏水性能、力学性能和摩擦学性能。实验合成的HAP纳米颗粒粒径为20-30nm,高度分散于材料表面,与基体材料有良好的相互作用与界面结合。HAP纳米颗粒的原位填充对PTFE的玻璃化转变温度和结晶度有促进作用,而纳米复合物的疏水性能比纯PTFE好。HAP纳米颗粒的原位填充使PTFE的弹性模量得到提升,刚度增加。在模拟体液润滑条件下,复合材料的平均摩擦系数比基体显着降低。在HAP纳米颗粒的填充量为1%时,HAP-NP/PTFE纳米复合物的平均摩擦系数和体积磨损率分别为纯PTFE的55.0%和60.7%。通过水热合成将HAP纳米颗粒原位填充到PTFE中制得HAP-NP/PTFE纳米复合物,纳米填料在基体中高度分散,不但有效改善PTFE的摩擦学性能,而且对基体的热学性能和力学性能也有很好的促进作用。二、羟基磷灰石纳米线原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能一维纳米材料兼具纳米和微米尺度材料的特性与性能,拥有高结晶度与长径比,显示出良好的应用前景。本章以CaC12和NaH2PO4为钙源和磷源,以油酸为模板剂,在180℃下恒温24 h,通过水热合成的方法将HAP纳米线原位填充到PTFE中,得到HAP纳米线/PTFE复合物（HAP-NW/PTFE）。实验合成的HAP纳米线的直径在100-300nm之间,长径比约为50-150,尺寸分布均匀,填料与基体材料有良好的相互作用与界面结合,HAP纳米线高度分散。HAP-NW/PTFE复合物的玻璃化转变温度、熔点和结晶度均高于基体PTFE,显示出良好的耐热性能。在较低填充量下,材料的疏水性能和力学性能也得到提高。与基体PTFE相比,HAP纳米线/PTFE复合物在模拟体液润滑条件下的摩擦学性能得到显着提高。当HAP纳米线填充量为0.5%时,复合材料的平均摩擦系数和体积磨损率仅为基体的34%和6.7%。与通过机械混合制得的HAP纳米线/PTFE复合物（HAP-NW/PTFE-M）相比,原位填充制备的显示出更加优异的热学性质、力学性能和摩擦学性能,这应当归因于原位水热合成条件下HAP纳米线在基体中良好的分散和界面结合。三、长径比可调的羟基磷灰石纳米线原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能羟基磷灰石纳米线的性质与其长径比的大小密切相关,而长径比的大小则受反应体系中的反应条件的影响。本章在HAP纳米线的合成方法的基础上,通过改变乙醇和水的比例（醇水比）来控制合成得到HAP纳米线的长径比,并将其原位填充到PTFE基体材料中,制得长径比可调的HAP纳米线/PTFE复合物（HAP-NW/PTFE）。实验合成的羟基磷灰石纳米线的长径比随着醇水比的增加而下降。原位填充制备的不同长径比的HAP纳米线/PTFE复合物的玻璃化转变温度、熔点和结晶度均高于基体,且制得的HAP-N-W/PTFE纳米复合物的结晶度随着HAP纳米线长径比的减小而升高。HAP纳米线/PTFE复合物的拉伸强度和断裂伸长率随着长径比的升高呈上升趋势。复合物的平均摩擦系数和体积磨损率均低于纯PTFE,说明不同长径比的HAP纳米线的加入起到抗磨减摩作用。而且,随着长径比的增加,HAP纳米线对PTFE的摩擦学性能的改善越明显。四、羟基磷灰石纳米片原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能二维形貌的羟基磷灰石具有独特的层片主体结构,表现出良好的相容性与润滑作用。另外,层片状物质对材料的力学性能有良好的促进作用。本章以CaC12和NaH2PO4为钙源和磷源,醋酸钠作为缓冲溶液,在75℃水浴条件下以水热合成法将羟基磷灰石纳米片原位填充至PTFE中,制得HAP纳米片/PTFE复合物（HAP-NS/PTFE）。制得的HAP纳米片长度在1 μm-2.5 μm之间,宽度约为200 nm-400 nm,厚度约为50nm,形状尺寸规整一致,结晶程度好。HAP纳米片的原位填充提升了 PTFE的玻璃化转变温度和熔点。在较低填充量下,HAP纳米片起到异相成核作用,提高了 PTFE结晶度。与基体PTFE相比,制得的HAP纳米片/PTFE复合物的疏水性提高。在模拟体液润滑条件下复合材料的摩擦学性能得到显着改善。当HAP纳米片填充量为1%时,制得的纳米复合物的摩擦系数和体积磨损率仅为基体的34.3%和24.5%。另外,原位填充制得的PTFE复合材料比机械混合的拥有更优异的摩擦学性能和力学性能。综上所述,本文以不同条件的水热合成方法将零维的HAP纳米颗粒,一维的、长径比可控的HAP纳米线和二维的HAP纳米片原位填充至PTFE中。相较于机械混合制备方法,原位填充制备的纳米HAP在PTFE中得到高度分散,起到填充增强作用,复合物也拥有更优异的热学、力学和摩擦学性能。不同维度的纳米HAP对复合物的填充效果不尽相同,在低填充量下,对复合物的耐热性能、疏水性能、力学性能和摩擦学性能相对于纯PTFE有着不同程度的改善。在力学方面,HAP纳米线对复合物的增韧效果最强;热学性能方面,三种纳米HAP的改善效果相近;在疏水性能方面,HAP纳米线的增强效果最好,HAP纳米颗粒次之;在摩擦学性能方面,HAP纳米线对复合物的抗磨减摩效果也最好,HAP纳米片次之。对于三种形貌的纳米HAP,本文对其构效关系进行了探究与讨论,为纳米HAP在生物耐磨材料方向的应用提供可行性参考。
刘青柏[3]（2020）在《Sufu基因敲除对破骨细胞分化及钛颗粒诱导骨溶解的作用和机制研究》文中研究指明第一部分 Sufu基因条件性敲除小鼠的构建及验证[目的]构建LysM-Cre+/+;Sufufx/fx小鼠,验证该Cre在髓系细胞中敲除Sufu基因的效率,并探讨敲除Sufu基因对Hedgehog（Hh）通路的影响。[方法]我们将由Lysozyme启动子控制表达Cre重组酶的雄性LysM-Cre+/+,Sufufx/+小鼠与雌性LysM-Cre+/+;Sufufx/+小鼠交配获得髓系细胞特异性的Sufu条件性敲除小鼠（LysM-Cre+/+;Sufufx/fx）;通过PCR鉴定小鼠的基因型;通过RT-PCR检测Sufu条件性敲除鼠和对照鼠脾脏中Sufu基因的表达水平;从上述小鼠骨髓中分离原代单核巨噬细胞（bone marrow-derived macrophages,BMMs）,通过 RT-PCR检测Sufu及Hh通路靶基因的mRNA水平。[结果]（1）将Sufufx/fx小鼠和LysM-Cre+/+小鼠之间进行交配,获得LysM-Cre+/+.;Sufufx/+小鼠;再将雄性LysM-Cre+/+;Sufufx/+小鼠与雌性LysM-Cre+/+;Sufufx/+小鼠进行交配,获得LysM-Cre+/+;Sufufx/fx小鼠;（2）在脾脏中Sufu基因的mRNA的表达在SufuCKO组和Ctrl组中的值分别为（0.19±0.10）和（1.00±0.35）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;（3）在BMMs中Sufu基因的mRNA的表达在SufuCKO组和Ctrl组中的值分别为（0.18±0.01）和（1.00±0.02）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;（4）在BMMs中Gli1基因的mRNA的表达在SufuCKO组和Ctrl组中的值分别为（8.40±1.51）和（1.00±0.49）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;（5）在BMMs中Ptch1基因的mRNA的表达在SufuCKO组和Ctrl组中的值分别为（1.75±0.20）和（1.00±0.03）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）。[结论]Sufu作为Hh信号通路负向调控基因,起着抑制Hh信号通路的作用。当条件性敲除Sufu基因后,脾脏和BMMs中Sufu的表达明显降低,Hh信号通路激活,该信号通路中靶基因Gli1和Ptch1的表达增强。第二部分 在体外BMMs中条件性敲除Sufu基因抑制破骨细胞的形成及机制研究[目的]探讨在体外BMMs中条件性敲除Sufu基因对破骨细胞形成的抑制作用及其相关的机制研究。[方法]通过将LysM-Cre+/+;Sufufx/fx小鼠（SufuCKO组）和对照小鼠（Ctrl组）的BMMs在体外进行诱导培养,使用TRAP染色、鬼笔环肽染色和DAPI染色来检测破骨细胞的形成情况,使用RT-PCR检测破骨细胞相关基因的表达,使用Western-Blot方法对RANKL诱导小鼠BMMs细胞向破骨细胞分化过程中特异性的核蛋白NFATcl和C-fos进行检测。[结果]TRAP染色显示在体外BMMs中条件性敲除Sufu基因抑制了破骨细胞的形成,小鼠原代BMMs经RANKL诱导分化为破骨细胞的数目值在Ctrl组和SufuCKO组分别为（259.00±21.74）个和（72.33±9.98）个,相比较差异有统计学意义（P<0.01）;诱导分化为破骨细胞所占的面积百分比值在Ctrl组和SufuCKO分别为（0.64±0.09）%和（0.12±0.06）%,相比较差异有统计学意义（P<0.01）。鬼笔环肽染色和DAPI染色显示在体外BMMs中条件性敲除Sufu抑制了破骨细胞膜和核的形成,小鼠原代BMMs经过完整培养基的诱导分化为破骨细胞的数目值在SufuCKO组和Ctrl组分别为（54.00±3.74）个和（183.67±7.41）个,相比较差异有统计学意义（P<0.01）;诱导分化为破骨细胞所占的面积百分比值在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.12±0.02）%和（0.71±0.05）%,相比较差异有统计学意义（P<0.01）。在体外BMMs中条件性敲除Sufu抑制破骨细胞发育相关基因mRNA的表达,RT-PCR显示破骨细胞内的NFATc1 mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.29±0.02）和（1.00±0.05）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;C-fos mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.23±0.02）和（1.00±0.06）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Oscar mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.22±0.01）和（1.00±0.03）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Acp5 mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.25±0.02）和（1.00±0.04）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Ctsk mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.27±0.01）和（1.00±0.08）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Dcstamp mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.21±0.02）和（1.00±0.04）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Atp6v0a3 mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.26±0.02）和（1.00±0.02）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Atp6v0d2 mRNA表达情况在SufuCKO组和Ctrl组分别为（0.28±0.02）和（1.00±0.05）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）。条件性敲除Sufu抑制了体外破骨细胞特异性NFATc1和C-fos蛋白的表达。在诱导第1天后,Ctrl组和SufuCKO组C-fos蛋白的值分别为（1.88±0.07）和（1.38±0.12）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.01）;Ctrl组和SufuCKO组NFATc1蛋白的值分别为（2.90±0.35）和（1.99±0.10）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.05）。在诱导第3天后,Ctrl组和SufuCKO组C-fos蛋白的值分别为（2.38±0.26）和（1.52±0.17）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.05）;Ctrl组和SufuCKO组NFATc1蛋白的值分别为（3.74±0.42）和（2.56±0.34）,两者相比较差异有统计学意义（P<0.05）。[结论]在体外M-CSF和RANKL能够诱导破骨细胞形成及其相关基因表达、特异性蛋白的形成;在体外BMMs中条件性敲除Sufu基因抑制了 M-CSF和RANKL所诱导的破骨细胞的形成及其相关基因表达、特异性蛋白的形成。第三部分 在体内BMMs中敲除Sufu基因抑制了钛颗粒诱导的颅骨骨溶解[目的]构建小鼠颅骨骨溶解模型,探讨在体内BMMs中条件性敲除Sufu基因对磨损钛颗粒所诱导的骨溶解发生是否具有抑制作用。[方法]通过Micro-CT及三维重建观察小鼠颅骨溶解缺损状况,使用软件分析各组中颅骨BV/TV和ROI内的孔隙数目和空隙面积值。对骨组织切片进行HE染色,观察小鼠颅骨骨组织孔洞形成情况,使用Image Pro-Plus 6.0软件分析各组中小鼠颅骨孔洞形成的侵蚀面积值。通过TRAP染色观察颅骨中破骨细胞的形成情况,使用Image Pro-Plus 6.0分析各组中破骨细胞数目值。[结果]Micro-CT重建的图像显示,在Ctrl组中我们清楚地观察到在颅骨的矢状线处出现了钛颗粒诱导形成的骨丢失现象;在Sham组中,BV/TV和ROI内的孔隙数目和空隙面积分别为[（79.15±1.28）%、（20.67±3.40）个、（3.68±0.58）%];而Ctrl组中BV/TV、ROI内的孔隙数目和空隙面积分别为[（31.30±3.61）%、（94.33±6.55）个、（36.10±3.18）%],与Sham组相比,差异均有统计学意义（P<0.01）。SufuCKO组小鼠颅盖骨中BV/TV和ROI内的孔隙数目和空隙面积分别为[（70.91±1.77）%、（36.33±3.68）个、（10.29±0.93）%],与 Ctrl 组相比,差异均有统计学意义（P<0.01）。HE染色显示Ctrl组中小鼠颅骨表面可见明显较多的骨侵蚀孔洞形成,孔洞形态、大小不一;与Ctrl组相比,Sham组小鼠和SufuCKO组小鼠颅骨表面可见骨侵蚀孔洞形成明显减少,孔洞的数量减少及形态较小;小鼠颅骨孔洞形成的侵蚀面积值在Sham组和Ctrl组分别为（0.90±0.27）%和（43.48±4.93）%,差异有统计学意义（P<0.01）;颅骨孔洞形成的侵蚀面积值在SufuCKO和Ctrl组分别为（4.81±1.28）%和（43.48±4.93）%,差异有统计学意义（P<0.01）。TRAP 染色可见,Ctrl组中骨侵蚀区域出现了较多的TRAP阳性细胞,细胞的大小不一,形态不规则,此即为破骨细胞;SufuCKO组中TRAP阳性细胞数量较Ctrl组减少,细胞的形态也较Ctrl组的小;Ctrl组和Sham组中破骨细胞数目值分别为（44.17±4.37）和（4.00±1.41）,差异有统计学意义（P<0.01）;Ctrl组和SufuCKO组中破骨细胞数目值分别为（44.17±4.37）个和（9.50±1.98）个,差异有统计学意义（P<0.01）。[结论]在体内BMMs中条件性敲除Sufu基因可降低钛颗粒所诱导的孔洞的形成及骨溶解发生,起到了预防骨侵蚀的作用;小鼠颅骨骨溶解模型之中,在体内BMMs中条件性敲除Sufu基因能够抑制破骨细胞的形成,达到抑制钛颗粒诱导的颅骨骨溶解作用。
任瑛,王仁杰,许志高[4]（2020）在《类金刚石薄膜在人工关节摩擦副表面改性进展》文中提出类金刚石（DLC）薄膜由于其优异的减摩耐磨性以及良好的生物相容性被引入到人工关节材质中。该文综述了DLC薄膜在人工关节摩擦副表面改性的研究现状,包括DLC薄膜的分类、制备方法及内应力。介绍了提高DLC膜基结合力的方法及DLC薄膜生物相容性的研究进展。接着,对不同DLC薄膜人工关节摩擦副的研究成果进行了阐述。最后,针对DLC薄膜存在的问题提出了今后DLC薄膜人造关节的研究方向。
金琦童[5]（2018）在《钛合金表面陶瓷/超高分子量聚乙烯复合涂层的制备及摩擦学研究》文中研究说明钛合金具有生物相容性好、弹性模量低的优点,却存在摩擦性能差、硬度低、润湿性不足等问题,这在很大程度上限制了其在生物医学领域的摩擦和磨损部件上的应用。因此,改善钛合金的摩擦学性能具有重要意义。本文从表面织构形貌、硬质陶瓷骨架和自润滑有机涂层等方面设计适用于钛合金的减摩耐磨涂层。采用激光表面织构化（LST）技术构建规则分布的微孔阵列,研究表面织构对磨粒的捕获以及润滑条件下产生的流体动压润滑效应。采用等离子电解氧化（PEO）技术制备硬质耐磨陶瓷骨架,研究并优化电解液配比和工艺参数,研究硬质陶瓷涂层对复合涂层整体的承载作用。采用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）作为表面自润滑有机涂层,研究超高分子量聚乙烯对LST/PEO/UHMWPE复合涂层耐磨性能的影响。采用石墨烯对超高分子量聚乙烯进行填充改性,研究石墨烯对LST/PEO/UHMWPE复合涂层的硬度、亲水性和摩擦学性能的影响。研究了钛合金表面复合涂层在干摩擦时和水润滑时的摩擦学性能,探讨了表面织构、硬直陶瓷骨架和自润滑有机涂层等对摩擦学性能的影响,分析了复合涂层的形成以及失效规律。通过场发射扫描电镜（FE-SEM）观察复合涂层的表面形貌和磨痕形貌,通过X射线衍射（XRD）分析复合涂层的物相构成,通过维氏硬度计测量复合涂层的硬度,使用销-盘摩擦试验机进行摩擦学实验,使用称重法测量复合涂层的磨损率。结果表明,在优化的织构参数（孔径200μm,面密度20%）、优化的电解液（NaAlO212g/L、Na3PO41.6g/L、NaOH0.3g/L）和电解参数（初始电压 450V、脉冲频率 400Hz、占空比20%）下,涂层表面的超高分子量聚乙烯使得复合涂层表现出良好的耐磨性,摩擦系数为0.06,磨损率为1.05×10-6mm3（N×m）-1,与钛合金基底相比低了一个数量级。以石墨烯对超高分子量聚乙烯进行填充改性,石墨烯的吸附作用使得超高分子量聚乙烯的颗粒变得细小,涂层表面变得更加光滑致密;亲水性得到了提高,加入3 wt.%石墨烯时,接触角从80°降低至60°;水润滑时的摩擦学性能得到显着改善,摩擦系数降低至0.03,磨损率降低至为0.076×10-6mm3（N×m）-1。
邓亚玲[6]（2016）在《UHMWPE表面仿生关节软骨构建及性能研究》文中研究指明超高分子量聚乙烯（Ultra High Molecular Weight Polyethylene,简称 UHMWPE）是目前广泛使用的人工关节摩擦副材料,被应用于临床医学已经有50多年的历史。超过70%的全人工关节摩擦配副采用的是金属或陶瓷股骨头组件与UHMWPE髋臼杯组件。然而在长期使用过程中由磨损产生的大量聚乙烯磨屑,引发巨噬细胞产生一系列不良的生理反应,最终造成关节的无菌松动和晚期失效。因此,改善UHMWPE的摩擦学性能对于延长置换人工关节的使用寿命具有重要意义。天然软骨是一种刚性多孔胶原网络结构,软骨浅表层的蛋白聚糖通过连接蛋白固定到透明质酸上形成刷状结构,这种结构使得天然关节软骨具有超润滑功能,摩擦系数在0.001～0.01之间,平均使用寿命达70年之久,远高于目前人工关节的使用寿命。故研究天然关节软骨中聚合物刷状结构和多孔网络结构的性能,对于制备新型人工关节并延长使用寿命具有重要的理论和实用价值。本研究模仿了天然关节软骨表面的刷状物结构和多孔网络结构以及润滑功能,以常用超高分子量聚乙烯为基材,制备具有减磨耐磨功效的仿生人工关节材料。首先模拟天然关节软骨浅表层的蛋白聚糖刷状物结构,通过紫外光接枝技术在UHMWPE粉末表面接枝聚合物刷,热压成型制备人工关节材料,研究了具备“可持续”减磨耐磨聚合物刷人工关节材料的摩擦学性能,对材料的微观结构、力学性能进行了分析;并对长链带电荷聚合物刷MPDSAH和短链中性聚合物刷AM的性能进行研究和对比,分析了不同的润滑作用机理;在此基础之上优选材料,研究了γ射线辐照对接枝改性材料的微观结构、摩擦学性能和力学性能的影响;最后,基于前面聚合物刷的性能研究,模仿天然关节软骨表层多孔和浅表层刷状物的结构与润滑功能,利用模板滤取法制备多孔UHMWPE,之后采用紫外光接枝改性技术在多孔UHMWPE表面制备MPC聚合物刷,构建表层同时具有多孔和聚合物刷结构的UHMWPE-g-MPC仿生关节软骨材料,研究多孔结构和聚合物刷结构对材料的表面性能、摩擦学性能的影响,探讨了润滑机理。UHMWPE粉末接枝改性制备的仿生人工关节材料的摩擦系数和磨损率均降低,聚合物刷的“可持续”减磨耐磨特性,使得长时间测试条件下,接枝改性UHMWPE的耐磨性得到显着改善,有效解决了之前的研究存在的聚合物刷短时间失效的问题。接枝改性材料的结晶度显着下降,弹性模量,屈服强度,断裂强度和断裂伸长率降低。带电荷MPDSAH聚合物刷的摩擦学性能优于中性AM聚合物刷,短链AM接枝改性材料的力学性能优于长链MPDSAH接枝改性材料。γ射线辐照交联改善了 UHMWPE的摩擦学性能,辐照交联UHMWPE-g-AM接枝改性材料的摩擦学性能未得到改善,其摩擦系数和磨损率仍然高于未辐照的UHMWPE-g-AM接枝改性材料。与辐照交联相比,聚合物刷改性更能有效改善UHMWPE的摩擦学性能。辐照交联之后材料的断裂方式仍为韧性断裂。仿生UHMWPE关节软骨材料同时具有多孔结构和聚合物刷结构,表面润湿性得到显着改善,接触角随着时间的增加最终为0°。摩擦系数显着降低,明显低于纯UHMWPE和只具备多孔结构的UHMWPE,多孔结构导致的流体动压润滑与聚合物刷形成的水合层导致的边界润滑协同作用,显着改善了润滑性能,为仿生表面在人工关节等植入物以及其他生物医学背润滑领域的应用奠定基础。
刘星星[7]（2016）在《人工肩关节的模拟试验研究》文中研究表明肩关节在人们的日常生活有着极其重要的作用,是人体上肢最重要的摩擦副关节之一。然而,肩部疼痛和功能障碍在人群中的发生率较高,肩关节疾患也是常见的疾病,病情较重时只能通过肩关节置换以恢复功能。人工肩关节置换手术开展得较早,但发展较慢;肩关节置换术将成为21世纪最具发展潜力、潜在需求量最大的人工关节。因此,开展肩关节假体的摩擦磨损实验以评价肩关节配副材料的摩擦磨损特性,这对于制备性能优异的人工肩关节材料及促进肩关节置换术的发展具有重要的意义。本文以锻造CoCrMo合金、Ti6Al4V合金两种金属材料和生物医用超高分子量聚乙烯（UHMWPE）材料组合成的人工关节摩擦副为研究基础,设计出肩关节假体的摩擦磨损试验方案。开展人工肩关节磨损对比试验,考察并比较不同人工肩关节配副的阶段与累计失重量、阶段与累计体积磨损量以及线性磨损率的大小及变化规律。利用Abaqus软件,建立简化的肩关节臼-肱骨头模型,获得了接触区域的应力分布。同时,进行Ti6Al4V/UHMWPE、CoCrMo/UHMWPE配副的生物摩擦学性能测试,分析并比较两种金属材料在人工肩关节材料中的应用。与CoCrMo、Ti6Al4V配副的UHMWPE关节窝阶段磨损体积分别在200万转和300万转达到最大值,其值分别是69.75 mm3和87.51 mm3,由此可预测CoCrMo和Ti6Al4V材料在植入肩部后最严重磨损时期分别是前2年和前3年。达到稳定阶段时,与CoCrMo、Ti6Al4V配副的UHMWPE体积磨损量大约为53mm3和76 mm3。500万次结束后,Ti6Al4V/UHMWPE的累计磨损体积约是CoCrMo/UHMWPE配副的1.38倍。线性拟合后,与CoCrMo、Ti6Al4V配副的UHMWPE的累计磨损体积与试验转数的方程斜率分别是56.150和77.456;从而为预测UHMWPE臼的使用寿命提供一种可用的方法。与CoCrMo和Ti6Al4V配副的UHMWPE臼的平均线性磨损率分别为0.1118 mm/MC和0.1310 mm/MC。简化模型的接触区域集中UHMWPE臼的中上部区域,应力集中分布在接触区域的中上部。在同等载荷作用下,与CoCrMo配副的UHMWPE臼的最大应力值较大,与UHMWPE臼配副的CoCrMo肱骨头的最大应力值较大。在干摩擦试验过程中,Ti6Al4V/UHMWPE的摩擦系数高于同一时期的CoCrMo/UHMWPE配副。而在牛血清润滑试验过程中,Ti6Al4V/UHMWPE配副的摩擦系数均低于同一时期的CoCrMo/UHMWPE配副。在两种不同的润滑条件下,Ti6Al4V/UHMWPE配副的磨损率均高于CoCrMo/UHMWPE配副的磨损率。
李勇[8]（2016）在《316L/UHMWPE及CoCrMo/UHMWPE接触界面的摆动摩擦腐蚀行为研究》文中研究说明人工关节假体在植入人体后,接触摩擦界面的材料不可避免地会发生磨损与腐蚀。独立的研究人工关节材料磨损或腐蚀行为往往难以全面揭示人工关节材料接触界面的生物摩擦腐蚀问题。目前,较多的人工关节材料摩擦腐蚀行为研究集中在切向滑动摩擦形式,而人工关节接触面之间的相对摆动摩擦研究较少。因此,开展人工关节材料接触界面间的摆动摩擦腐蚀行为研究,对于丰富人工关节材料的摩擦学研究具有重要意义。本文以316L/UHMWPE、CoCrMo/UHMWPE两种具有代表性的人工关节摩擦副为研究对象,对人工关节材料接触界面的摆动摩擦磨损以及摩擦腐蚀行为进行了较为系统的研究,分析了摆动磨损机理以及摩擦与腐蚀之间的协同作用。得到的主要结论如下:1.316L/UHMWPE、CoCrMo/UHMWPE的摩擦系数主要分为上升和稳定两个阶段,稳定摩擦系数随法向载荷和角位移幅值的增大而增大,在加载条件一致的情况下,CoCrMo/UHMWPE的摩擦系数较316L/UHMWPE小;UHMWPE磨损量结果表明,磨损量与循环次数之间在一定范围内呈线性正相关的关系,磨损量随法向载荷以及角位移幅值的增加而增加,与316L/UHMWPE相比,CoCrMo/UHMWPE具有较大的平均磨损量;通过对磨损形貌的分析可知,316L和CoCrMo的磨损机制主要为磨粒磨损,而UHMWPE的磨损机制前期为磨粒磨损伴随严重塑性变形,后期转变为粘着磨损和疲劳磨损;通过对磨损面的三维形貌以及粗糙度分析可知,在试验过程中,UHMWPE在摩擦以及应力的作用下,磨损表面粗糙度降低,而316L和CoCrMo的粗糙度增加。2.腐蚀电位的测试结果表明,在摩擦腐蚀过程中,316L以及CoCrMo的腐蚀电位均有明显的负移,摩擦行为使两种合金的腐蚀倾向均有明显的增大;腐蚀电流的测试结果表明,摩擦腐蚀过程中,316L以及CoCrMo的腐蚀电流较静止状态时有所增加,摩擦行为使两种合金的腐蚀速率显着加快,摩擦对于腐蚀具有显着的促进作用。试验过程中还发现,316L的腐蚀电流较CoCrMo大,在相同的加载条件和溶液中,316L的腐蚀速率较CoCrMo快。在试验停止后,可以观察到两种合金的腐蚀电位上升,腐蚀电流下降,合金表面的钝化膜在摩擦停止后有一个迅速恢复的过程。3.摩擦对腐蚀的加速作用定量分析表明,在相同的时间内,摩擦腐蚀试验中两种金属的腐蚀失重相比于静态腐蚀状态时最大增加了约3倍,试验过程中CoCrMo的腐蚀失重较316L低;离子释放结果表明,与静态腐蚀时相比,摩擦腐蚀过程中释放的钴、铬、镍离子的浓度大幅提高,机械摩擦对于人工关节合金材料的离子释放具有明显的促进作用。在阴极保护电位下316L以及CoCrMo的表面磨损减轻,腐蚀对于磨损具有一定的促进作用。摩擦腐蚀试验结果表明,316L和CoCrMo的摩擦与腐蚀行为之间存在交互作用。
石国军,袁月,李翠,沈俭一[9]（2015）在《玻璃微珠增强超高分子量聚乙烯的耐磨耐热性能研究》文中研究指明采用热压成型工艺制备了偶联玻璃微珠填充的超高分子量聚乙烯（UHMWPE）复合材料,通过万能材料试验机、洛氏硬度计考察了玻璃微珠含量对复合材料力学性能、硬度的影响,对复合材料进行了X射线衍射分析（XRD）、差示扫描量热分析（DSC）和静态热机械分析（TMA）,通过热变形、维卡温度测定仪考察了玻璃微珠含量对复合材料维卡软化温度的影响,通过高速环块磨损试验机和自制砂浆磨损水浴试验装置考察了玻璃微珠含量对复合材料耐摩擦磨损性能的影响,通过扫描电子显微镜观察复合材料磨损表面形貌并分析了其磨损机理.结果表明:偶联玻璃微珠在UHMWPE体系中起填充增强作用,能有效提高复合材料的硬度、维卡软化温度、熔点和玻璃化转变温度,从而降低材料的摩擦系数与磨耗.维卡软化温度最多能提高12.5%,而磨损质量最多能降低62%,玻璃微珠质量分数在5%20%之间效果明显,材料的力学性能随玻璃微珠的含量增加而有所下降.
张高峰[10]（2015）在《人工膝关节材料界面间的生物摩擦学研究》文中认为钴铬钼合金和超高分子量聚乙烯因具有优良的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性而成为目前膝关节植入物领域应用最为广泛的材料。但是在人体运动的周期载荷作用下,组合式人工膝关节假体股胫配合面间存在多种运动形式的摩擦磨损,长期作用可能会造成植入体失效甚至危害人体健康。因此,研究人工膝关节股胫接触界面间的各种运动形式下的摩擦学特性具有重要意义。本文以Co Cr Mo合金与UHMWPE为研究对象,分别开展了在不同运动形式、不同加载形式下Co Cr Mo/UHMWPE接触面间的摩擦磨损实验研究,结合多种分析手段,揭示了不同实验条件下UHMWPE与Co Cr Mo接触面间摩擦学特性和损伤机理,获得了如下结论:1.动态摆动摩擦试验表明,在动态载荷下Co Cr Mo/UHMWPE接触面间的摆动摩擦系数变化曲线分为三个阶段,即下降阶段、上升阶段及稳定阶段,且摆动摩擦系数稳定值随着法向最大载荷和摆动角度幅值的增大而增大。动态扭动摩擦试验表明,在动态载荷下Co Cr Mo/UHMWPE接触面间的摩擦扭矩变化曲线亦分为三个阶段,即下降阶段、上升阶段及稳定阶段。2.静态摆动和静态扭动摩擦试验表明,在静态载荷下Co Cr Mo/UHMWPE接触面间的摆动摩擦系数和摩擦扭矩变化曲线分为两个阶段,即上升阶段和稳定阶段,且静态载荷下的摆动摩擦系数和摩擦扭矩稳定值均大于动态载荷下的稳定值。复合运动摩擦试验表明,复合运动时的摆动摩擦系数和摩擦扭矩分量值均小于单一运动时的摆动摩擦系数和摩擦扭矩,复合运动中的摆动分量和扭动分量有相互分担的作用。3.摩擦试验中UHMWPE磨损量分析表明,动态载荷下UHMWPE的磨损量比静态载荷下UHMWPE的磨损量大,复合运动UHMWPE的磨损量比单一运动下UHMWPE的磨损量大;卸载静置对Co Cr Mo/UHMWPE接触面间的摩擦磨损有很大的减轻作用。4.Co Cr Mo/UHMWPE接触面间的摩擦试验表明,磨损后的UHMWPE表面粗糙度变小,Co Cr Mo对其有“抛光”作用,而磨损后的Co Cr Mo表面粗糙度增大。通过磨损形貌可知,摆动摩擦中的试样表面出现沿摆动方向的磨痕;扭动摩擦中的试样表面边缘部分出现圆弧状的擦伤和犁沟,且静态扭动时UHMWPE磨损表面的中心部分因与Co Cr Mo相对运动小未出现明显损伤,而动态扭动时UHMWPE磨损表面的中心部分因承受Co Cr Mo的交变应力出现凹陷和凸起现象;复合摩擦中的试样表面仅出现沿摆动方向的磨痕,因此可知复合运动主要受摆动分量控制。Co Cr Mo的损伤机制主要表现为磨粒磨损,而UHMWPE的损伤机制主要表现为磨粒磨损和疲劳磨损。
二、UHMWPE用于生物工程的摩擦磨损研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、UHMWPE用于生物工程的摩擦磨损研究（论文提纲范文）
（1）多孔储液材料的仿生制备及其摩擦学性能研究进展（论文提纲范文）
| 0前言 |
| 1 自然界的多孔结构 |
| 2 仿生多孔材料的制备方法 |
| 2.1 添加造孔剂法 |
| 2.2 模板法 |
| 2.3 3D打印技术 |
| 3 仿生多孔储液材料的摩擦学性能 |
| 3.1 多孔储液材料摩擦学性能的影响因素 |
| 3.1.1 工况环境 |
| 3.1.2 摩擦配对副材料 |
| 3.1.3 其他因素 |
| 3.2 多孔储液材料的润滑机理 |
| 4 结论与展望 |
（2）不同维度羟基磷灰石/聚四氟乙烯纳米复合物的原位构筑及其摩擦学性能（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 PTFE及其应用 |
| 1.2 PTFE的摩擦学性能改性研究 |
| 1.2.1 物理改性 |
| 1.2.2 化学改性 |
| 1.2.3 原位改性 |
| 1.3 羟基磷灰石及其应用 |
| 1.3.1 羟基磷灰石的制备方法 |
| 1.3.2 羟基磷灰石改性的高分子复合材料 |
| 1.4 本文的研究目的和内容 |
| 第二章 试验部分 |
| 2.1 试剂与仪器 |
| 2.1.1 试验试剂 |
| 2.1.2 试验仪器 |
| 2.2 羟基磷灰石/PTFE纳米复合物的制备 |
| 2.2.1 羟基磷灰石纳米颗粒原位填充的PTFE复合物 |
| 2.2.2 羟基磷灰石纳米线原位填充的PTFE复合物 |
| 2.2.3 长径比可调的羟基磷灰石纳米线原位填充的PTFE复合物 |
| 2.2.4 羟基磷灰石纳米片原位填充的PTFE复合物 |
| 2.3 复合材料的表征与测试 |
| 2.3.1 扫描电子显微镜观察 |
| 2.3.2 X射线衍射分析 |
| 2.3.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 2.3.4 X射线光电子能谱分析 |
| 2.3.5 差示扫描量热分析 |
| 2.3.6 热重分析 |
| 2.3.7 接触角测试 |
| 2.3.8 拉伸性能测试 |
| 2.3.9 高速环块摩擦性能测试 |
| 2.3.10 3D激光共聚焦显微镜观察 |
| 第三章 羟基磷灰石纳米颗粒原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能 |
| 引言 |
| 3.1 羟基磷灰石纳米颗粒/PTFE复合物结构性质分析 |
| 3.1.1 粉料形貌分析 |
| 3.1.2 X射线衍射分析 |
| 3.1.3 X射线光电子能谱分析 |
| 3.1.4 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 3.2 羟基磷灰石纳米颗粒/PTFE复合物热学性质 |
| 3.2.1 热重分析 |
| 3.2.2 差示扫描量热分析 |
| 3.3 羟基磷灰石纳米颗粒/PTFE复合物疏水性质 |
| 3.4 羟基磷灰石纳米颗粒/PTFE复合物力学性质 |
| 3.5 羟基磷灰石纳米颗粒/PTFE复合物摩擦学性能 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 羟基磷灰石纳米线原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能 |
| 引言 |
| 4.1 羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物结构性质 |
| 4.1.1 复合粉料形貌分析 |
| 4.1.2 X射线衍射分析 |
| 4.1.3 X射线光电子能谱分析 |
| 4.1.4 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 4.2 羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物热学性质 |
| 4.2.1 热重分析 |
| 4.2.2 差示扫描量热分析 |
| 4.3 羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物疏水性质 |
| 4.4 羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物力学性质 |
| 4.5 羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物摩擦学性能 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 长径比可调的羟基磷灰石纳米线原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能 |
| 引言 |
| 5.1 长径比可调的羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物结构性质 |
| 5.1.1 复合粉料形貌分析 |
| 5.1.2 X射线衍射分析 |
| 5.1.3 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 5.2 长径比可调的羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物热学性质 |
| 5.3 长径比可调的羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物疏水性质 |
| 5.4 长径比可调的羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物力学性质 |
| 5.5 长径比可调的羟基磷灰石纳米线/PTFE复合物摩擦学性能 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 羟基磷灰石纳米片原位填充的PTFE复合物及其摩擦学性能 |
| 引言 |
| 6.1 羟基磷灰石纳米片/PTFE复合物结构性质 |
| 6.1.1 复合粉料形貌分析 |
| 6.1.2 X射线衍射分析 |
| 6.1.3 X射线光电子能谱分析 |
| 6.1.4 傅里叶变换红外光谱分析 |
| 6.2 羟基磷灰石纳米片/PTFE复合物热学性质 |
| 6.2.1 热重分析 |
| 6.2.2 差示扫描量热分析 |
| 6.3 羟基磷灰石纳米片/PTFE复合物疏水性质 |
| 6.4 羟基磷灰石纳米片/PTFE复合物力学性质 |
| 6.5 羟基磷灰石纳米片/PTFE复合物摩擦学性能 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（3）Sufu基因敲除对破骨细胞分化及钛颗粒诱导骨溶解的作用和机制研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 引言 |
| 参考文献 |
| 第一部分 Sufu基因敲除小鼠的构建及验证 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 数据分析 |
| 3 结果 |
| 3.1 LysM-Cre~(+/+);Sufu~(fx/fx)小鼠的构建及基因型鉴定 |
| 3.2 脾脏中Sufu基因的表达 |
| 3.3 BMMs中Sufu基因的表达 |
| 3.4 BMMs中Hh信号通路中Glil的表达 |
| 3.5 BMMs中Sufu基因敲除后Hh信号通路中Ptchl的检测 |
| 4 讨论 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第二部分 在体外BMMs中敲除Sufu基因抑制破骨细胞形成及机制研究 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 数据分析 |
| 2.4 鬼笔环肽染色（F-actin belts染色）和DAPI染色 |
| 2.5 RNA提取与RT-QPCR (定量逆转录-聚合酶链反应） |
| 2.6 蛋白提取及Western-blot实验 |
| 2.7 数据分析 |
| 3 结果 |
| 3.1 TRAP染色显示在体外BMMs中条件性敲除Sufu基因抑制了破骨细胞的形成 |
| 3.2 鬼笔环肽染色和DAPI染色显示在体外BMMs中条件性敲除Sufu抑制了F-肌动蛋白环的形成 |
| 3.3 在体外BMMs中条件性敲除Sufu抑制破骨细胞活化相关基因的mRNA表达 |
| 3.4 条件性敲除Sufu抑制了体外破骨细胞分化重要转录因子NFATc1和c-fos蛋白的表达 |
| 4 讨论 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三部分 在体内BMMs中敲除Sufu基因抑制了钛颗粒诱导的颅骨骨溶解 |
| 2 材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 数据分析 |
| 3 结果 |
| 3.1 Micro-CT显示在BMMs中敲除Sufu基因抑制了体内钛粒子诱导的骨溶解 |
| 3.2 HE染色显示在BMMs中敲除Sufu基因抑制了钛粒子诱导的骨组织孔洞形成 |
| 3.3 TRAP染色显示条件性敲除如/?基因抑制了钛粒子诱导的破骨细胞生成 |
| 4 讨论 |
| 本章小结 |
| 参考文献 |
| 全文结论 |
| 文献综述 人工关节置换术后骨溶解及假体松动的研究进展 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间本人出版或公开发表的论着、论文 |
| 英文缩略词表 |
| 致谢 |
（4）类金刚石薄膜在人工关节摩擦副表面改性进展（论文提纲范文）
| 1 DLC薄膜 |
| 1.1 DLC薄膜的分类 |
| 1.2 DLC薄膜的制备 |
| 1.3 DLC薄膜的内应力 |
| 2 膜基结合力 |
| 3 生物相容性 |
| 4 DLC人工关节摩擦副 |
| 4.1 M-DLC/P人工关节 |
| 4.2 DLC/M-P人工关节 |
| 4.3 M-DLC/M人工关节 |
| 4.4 DLC-DLC人工关节 |
| 5 总结与展望 |
（5）钛合金表面陶瓷/超高分子量聚乙烯复合涂层的制备及摩擦学研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 激光表面织构化 |
| 1.2.1 激光表面织构化概述 |
| 1.2.2 织构化结构减磨耐磨原理 |
| 1.3 等离子电解氧化 |
| 1.3.1 等离子电解氧化概述 |
| 1.3.2 等离子电解氧化涂层制备方法 |
| 1.3.3 等离子电解氧化涂层质量影响因素 |
| 1.3.4 钛合金等离子电解氧化涂层的性能 |
| 1.4 超高分子量聚乙烯 |
| 1.4.1 超高分子量聚乙烯概述 |
| 1.4.2 超高分子量聚乙烯的结构 |
| 1.4.3 超高分子量聚乙烯的性能 |
| 1.4.4 超高分子量聚乙烯的改性研究 |
| 1.5 石墨烯 |
| 1.5.1 石墨烯概述 |
| 1.5.2 石墨烯的制备方法 |
| 1.5.3 石墨烯的应用 |
| 1.6 钛合金表面改性以及摩擦学研究进展 |
| 1.6.1 化学改性方法 |
| 1.6.2 物理改性方法 |
| 1.7 研究的目的、意义 |
| 2 实验材料和方法 |
| 2.1 研究技术路线 |
| 2.2 实验原料 |
| 2.3 涂层的制备 |
| 2.3.1 激光表面织构化处理 |
| 2.3.2 等离子电解氧化处理 |
| 2.3.3 超高分子量聚乙烯涂层的涂覆 |
| 2.4 涂层形貌及组分分析 |
| 2.4.1 FE-SEM观察 |
| 2.4.2 物相分析 |
| 2.5 涂层性能表征 |
| 2.5.1 显微硬度测试 |
| 2.5.2 润湿性测试 |
| 2.5.3 摩擦学性能测试 |
| 2.5.4 结合强度测试 |
| 3 激光表面织构化(LST) |
| 3.1 引言 |
| 3.2 LST处理后钛合金表面形貌 |
| 3.3 XRD分析 |
| 3.4 不同润滑条件下具有表面织构的钛合金摩擦学性能研究 |
| 3.4.1 干摩擦时,LST处理对钛合金摩擦学性能的影响 |
| 3.4.2 水润滑时,LST处理对钛合金摩擦学性能的影响 |
| 3.4.3 LST涂层表面的磨痕形貌 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 等离子电解氧化涂层(PEO) |
| 4.1 前言 |
| 4.2 LST/PEO涂层的制备 |
| 4.3 LST/PEO涂层形貌 |
| 4.4 LST/PEO涂层的XRD图谱 |
| 4.5 LST/PEO涂层的硬度 |
| 4.6 LST/PEO涂层的结合强度 |
| 4.7 LST/PEO涂层的摩擦磨损实验 |
| 4.8 本章小结 |
| 5 LST/PEO/UHMWPE复合涂层 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 LST/PEO/UHMWPE复合涂层的表面形貌 |
| 5.3 激光表面织构化对复合涂层摩擦磨损性能的影响 |
| 5.3.1 不同孔径的织构结构对复合涂层摩擦磨损性能的影响 |
| 5.3.2 不同面密度的织构结构对复合涂层摩擦磨损性能的影响 |
| 5.4 等离子电解氧化电参数对复合涂层的影响 |
| 5.4.1 电参数对复合涂层硬度的影响 |
| 5.4.2 电参数对复合涂层的摩擦磨损性能的影响 |
| 5.5 UHMWPE对复合涂层的影响 |
| 5.5.1 前言 |
| 5.5.2 不同浓度的超高分子量聚乙烯溶液制备出的复合涂层截面形貌图 |
| 5.5.3 超高分子量聚乙烯涂层的厚度对复合涂层硬度的影响 |
| 5.5.4 超高分子量聚乙烯涂层的厚度对复合涂层摩擦磨损性能的影响 |
| 5.6 LST/PEO/UHMWPE复合涂层摩擦学机理分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 LST/PEO/UHMWPE/石墨烯复合涂层的性能研究 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 复合涂层的表面形貌 |
| 6.3 复合涂层的XRD分析 |
| 6.4 复合涂层的的润湿性 |
| 6.5 复合涂层的的硬度 |
| 6.6 复合涂层的结合强度 |
| 6.7 复合涂层的摩擦学性能 |
| 6.7.1 干摩擦时,石墨烯的质量分数对复合涂层的摩擦学影响 |
| 6.7.2 水润滑时,石墨烯的质量分数对复合涂层的摩擦学影响 |
| 6.8 复合涂层的磨痕形貌 |
| 6.8.1 干摩擦时,复合涂层的磨痕形貌 |
| 6.8.2 水润滑时,复合涂层的磨痕形貌 |
| 6.9 复合涂层的摩擦学机理分析 |
| 6.10 本章小结 |
| 7 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（6）UHMWPE表面仿生关节软骨构建及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 人工关节 |
| 1.1.1 人工关节的发展 |
| 1.1.2 常用人工关节材料 |
| 1.1.3 超高分子量聚乙烯(UHMWPE) |
| 1.2 UHMWPE的改性 |
| 1.2.1 填充改性 |
| 1.2.2 离子注入改性 |
| 1.2.3 辐照交联改性 |
| 1.2.4 表面接枝改性 |
| 1.3 紫外光接枝改性 |
| 1.3.1 紫外光接枝机理 |
| 1.3.2 紫外光接枝工艺 |
| 1.3.3 紫外光接枝的应用 |
| 1.4 聚合物刷 |
| 1.4.1 聚合物刷的合成 |
| 1.4.2 聚合物刷的分类 |
| 1.4.3 聚合物刷的应用 |
| 1.4.4 聚合物刷的摩擦学性能 |
| 1.4.5 应用于关节改性研究 |
| 1.4.6 存在的问题 |
| 1.5 本学位论文的研究内容 |
| 1.5.1 研究意义及目的 |
| 1.5.2 主要研究内容 |
| 1.5.3 要解决的问题 |
| 2 实验材料和方法 |
| 2.1 研究技术路线 |
| 2.2 材料的制备 |
| 2.2.1 实验原料 |
| 2.2.2 制备工艺 |
| 2.3 分析测试 |
| 2.4 力学性能测试 |
| 2.5 摩擦学性能测试 |
| 3 UHMWPE接枝MPDSAH聚合物刷 |
| 3.1 结构与表面性能 |
| 3.1.1 红外光谱 |
| 3.1.2 能谱分析 |
| 3.1.3 接枝率 |
| 3.1.4 结晶度 |
| 3.1.5 润湿性 |
| 3.1.6 吸水率 |
| 3.1.7 粉末密度 |
| 3.1.8 粉末粒径 |
| 3.2 力学性能 |
| 3.2.1 拉伸性能 |
| 3.2.2 压缩性能 |
| 3.3 摩擦学性能 |
| 3.3.1 销盘摩擦 |
| 3.3.2 膝关节磨损 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 UHMWPE接枝AM聚合物刷 |
| 4.1 结构与表面性能 |
| 4.1.1 红外光谱 |
| 4.1.2 能谱分析 |
| 4.1.3 接枝率 |
| 4.1.4 结晶度 |
| 4.1.5 润湿性 |
| 4.1.6 吸水率 |
| 4.1.7 粉末密度 |
| 4.1.8 粉末粒径 |
| 4.2 力学性能 |
| 4.2.1 拉伸性能 |
| 4.2.2 压缩性能 |
| 4.3 摩擦学性能 |
| 4.3.1 销盘摩擦 |
| 4.3.2 膝关节磨损 |
| 4.3.3 MPDSAH聚合物刷与AM聚合物刷的摩擦学性能比较 |
| 4.4 生物相容性 |
| 4.4.1 溶血率测试 |
| 4.4.2 血小板黏附 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 γ射线辐照交联UHMWPE-g-AM |
| 5.1 结构与表面性能 |
| 5.1.1 红外光谱 |
| 5.1.2 结晶度 |
| 5.1.3 交联度 |
| 5.1.4 润湿性 |
| 5.2 力学性能 |
| 5.2.1 拉伸性能 |
| 5.2.2 压缩性能 |
| 5.3 摩擦学性能 |
| 5.3.1 销盘摩擦 |
| 5.3.2 膝关节磨损 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 UHMWPE表面多孔与MPC接枝改性 |
| 6.1 多孔结构分析 |
| 6.1.1 多孔形貌 |
| 6.1.2 失重与孔隙率 |
| 6.2 接枝改性分析 |
| 6.2.1 XPS分析 |
| 6.2.2 红外光谱分析 |
| 6.2.3 接枝率分析 |
| 6.3 润湿性分析 |
| 6.3.1 多孔UHMWPE的接触角 |
| 6.3.2 多孔UHMWPE-g-MPC的接触角 |
| 6.4 摩擦学性能 |
| 6.4.1 多孔UHMWPE的摩擦学性能 |
| 6.4.2 多孔UHMWPE-g-MPC的摩擦学性能 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）人工肩关节的模拟试验研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 人工肩关节假体的发展历程 |
| 1.3 人工关节材料 |
| 1.4 生物摩擦学及实际表面接触 |
| 1.5 人工关节磨损试验机的研究进展 |
| 1.6 研究目标及内容 |
| 2 试验材料及试验方案 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试样的加工制备 |
| 2.3 试验内容 |
| 3 人工肩关节磨损试验 |
| 3.1 试验方案 |
| 3.2 试验材料 |
| 3.3 试验条件 |
| 3.4 牛血清浓度的选择依据 |
| 3.5 试验步骤 |
| 3.6 UHMWPE磨损量的评定和磨损率的测定 |
| 3.7 试验结果 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 人工肩关节简化模型及有限元分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 人工肩关节有限元模型 |
| 4.3 有限元分析结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 不同肩关节配副的摩擦磨损性能 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试验方法 |
| 5.3 试验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 全文总结 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（8）316L/UHMWPE及CoCrMo/UHMWPE接触界面的摆动摩擦腐蚀行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 研究内容 |
| 2 试验材料和试验方法 |
| 2.1 材料及试样处理 |
| 2.2 摩擦腐蚀试验 |
| 2.3 表征检测方法 |
| 3 316L/UHMWPE接触界面的摆动摩擦腐蚀行为研究 |
| 3.1 316L/UHMWPE的摩擦系数 |
| 3.2 UHMWPE磨损量分析 |
| 3.3 316L/UHMWPE的表面轮廓与粗糙度 |
| 3.4 316L/UHMWPE的磨损形貌 |
| 3.5 316L/UHMWPE的摩擦腐蚀行为 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 CoCrMo/UHMWPE接触界面的摆动摩擦腐蚀行为研究 |
| 4.1 CoCrMo/UHMWPE的摩擦系数 |
| 4.2 UHMWPE磨损量分析 |
| 4.3 CoCrMo/UHMWPE的表面轮廓与粗糙度 |
| 4.4 CoCrMo/UHMWPE的磨损形貌 |
| 4.5 CoCrMo/UHMWPE的摩擦腐蚀行为 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 316L与CoCrMo的摩擦腐蚀行为对比研究 |
| 5.1 摩擦学行为对比分析 |
| 5.2 摩擦腐蚀行为对比分析 |
| 5.3 离子释放行为分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（9）玻璃微珠增强超高分子量聚乙烯的耐磨耐热性能研究（论文提纲范文）
| 1 试验部分 |
| 1.1 原料及试样制备 |
| 1.2 试验方法 |
| 2 结果与讨论 |
| 2.1 拉伸性能 |
| 2.2 洛氏硬度 |
| 2.3 X射线衍射(XRD) |
| 2.4 差示扫描量热(DSC) |
| 2.5 静态热机械分析(TMA) |
| 2.6 维卡软化温度 |
| 2.7 环块摩擦性能及其摩擦面形貌分析 |
| 2.8 砂浆磨损性能及其摩擦面形貌分析 |
| 3 结论 |
（10）人工膝关节材料界面间的生物摩擦学研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究目标和内容 |
| 2 试验材料和实验方法 |
| 2.1 材料及试样加工 |
| 2.2 实验装置及试验参数 |
| 2.3 实验方法 |
| 3 动态载荷下CoCrMo/UHMWPE接触面间的摆动摩擦学行为研究 |
| 3.1 摆动摩擦系数时变曲线 |
| 3.2 UHMWPE磨损量分析 |
| 3.3 卸载和二次加载对摆动摩擦磨损的影响 |
| 3.4 试样表面粗糙度分析 |
| 3.5 磨损形貌分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 动态载荷下CoCrMo/UHMWPE接触面间的扭动摩擦学行为研究 |
| 4.1 扭动摩擦力矩时变曲线 |
| 4.2 UHMWPE磨损量分析 |
| 4.3 卸载和二次加载对扭动摩擦磨损的影响 |
| 4.4 试样表面粗糙度分析 |
| 4.5 磨损形貌分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 不同加载形式下CoCrMo/UHMWPE接触面间的摩擦学行为研究 |
| 5.1 T-θ 曲线和摆动摩擦系数时变曲线 |
| 5.2 T-θ 曲线和扭动摩擦力矩时变曲线 |
| 5.3 摩擦耗散能分析 |
| 5.4 UHMWPE磨损量分析 |
| 5.5 多次卸载和加载对Co Cr Mo/UHMWPE界面间摩擦学行为的影响 |
| 5.6 试样表面粗糙度分析 |
| 5.7 磨损形貌分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 复合运动形式下CoCrMo/UHMWPE接触面间的摩擦学行为研究 |
| 6.1 摩擦系数时变曲线 |
| 6.2 摩擦扭矩时变曲线 |
| 6.3 UHMWPE磨损量分析 |
| 6.4 卸载和二次加载对复合运动摩擦磨损的影响 |
| 6.5 磨损形貌分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 全文总结 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
四、UHMWPE用于生物工程的摩擦磨损研究（论文参考文献）
- [1]多孔储液材料的仿生制备及其摩擦学性能研究进展[J]. 秦红玲,舒现维,徐行,张立保,李响. 中国表面工程, 2021(05)
- [2]不同维度羟基磷灰石/聚四氟乙烯纳米复合物的原位构筑及其摩擦学性能[D]. 颜笑天. 扬州大学, 2020(01)
- [3]Sufu基因敲除对破骨细胞分化及钛颗粒诱导骨溶解的作用和机制研究[D]. 刘青柏. 苏州大学, 2020(06)
- [4]类金刚石薄膜在人工关节摩擦副表面改性进展[J]. 任瑛,王仁杰,许志高. 精细化工, 2020(07)
- [5]钛合金表面陶瓷/超高分子量聚乙烯复合涂层的制备及摩擦学研究[D]. 金琦童. 南京理工大学, 2018(04)
- [6]UHMWPE表面仿生关节软骨构建及性能研究[D]. 邓亚玲. 南京理工大学, 2016(07)
- [7]人工肩关节的模拟试验研究[D]. 刘星星. 中国矿业大学, 2016(02)
- [8]316L/UHMWPE及CoCrMo/UHMWPE接触界面的摆动摩擦腐蚀行为研究[D]. 李勇. 中国矿业大学, 2016(02)
- [9]玻璃微珠增强超高分子量聚乙烯的耐磨耐热性能研究[J]. 石国军,袁月,李翠,沈俭一. 摩擦学学报, 2015(06)
- [10]人工膝关节材料界面间的生物摩擦学研究[D]. 张高峰. 中国矿业大学, 2015(02)