一、炭纤维增强人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯的摩擦学特性（论文文献综述）
张桂林[1]（2020）在《新型人工股骨头生物力学及摩擦性能分析》文中研究说明关节和关节软骨损伤是日常生活中常见的骨结构损伤,目前临床上针对这种情况最有效的治疗方法就是关节置换。本文研究所涉及的是新型人工股骨头设计和相关材料的力学特性以及摩擦学特性,并通过有限元模拟分析结构承受载荷时的受力情况以及材料内部的液相流动特性,综合分析结果对后续新型人工股骨头的改进和创新给与充分的支持。本文从天然股骨头的结构和性能出发,仿照天然股骨头的多层结构进行了仿生设计;通过对天然软骨层结构和性能的研究,选取了性能合适的人工材料来代替天然软骨的功能和构造。通过特殊的设计和选材,最终获得性能更佳的人工股骨头,期望能够提高相关患者的生活质量。针对这个目标本文从以下几个方面开展了相关研究:（1）仿照天然股骨头关节,新型人工股骨头的设计采用了类似的多层梯度设计,并且具有仿生软骨层。通过多种材料的组合,提高人工股骨头的自润滑性能、承载性能以及摩擦学性能。（2）对新型人工股骨头所涉及的材料进行性能分析。通过物理交联法和化学交联法分别制备出不同PVA浓度的聚乙烯醇水凝胶（PVA-H）,通过相关试验来验证制备方法和PVA浓度对PVA-H含水性能、浸润性能以及拉伸压缩等力学性能的影响。（3）在PVA-H性能分析基础上,对制备的碳纳米管/聚乙烯醇复合水凝胶进行相关研究。在PVA-H中掺入不同比例的多壁碳纳米管,制备成不同浓度配比的碳纳米管/聚乙烯醇复合水凝胶,通过试验来验证纳米增强相对PVA-H的性能影响,以及不同浓度配比对PVA-H的性能影响。（4）在不同的摩擦试验条件下,对比PVA-H和碳纳米管/聚乙烯醇复合水凝胶的摩擦磨损特性。（5）利用有限元分析手段进行受力以及流固耦合分析。通过对材料的属性设置（渗透率、孔隙率等）以及边界设置,通过计算机进行模拟分析,并与试验所得结果进行综合分析。最后对课题研究的内容进行总结展望,通过对研究内容的分析,指导后续的改进和创新。
刘思雨[2]（2020）在《仿贻贝构建仿生软骨/骨一体化材料及其生物摩擦学行为研究》文中进行了进一步梳理人工关节置换术是临床治疗关节损伤的有效方法之一,但目前传统的人工关节存在着磨损严重以及无菌性松动等问题。近几年,一种新型的人工软骨置换材料:聚乙烯醇（PVA）水凝胶和PVA基复合材料,被学者们广泛研究。但PVA水凝胶与硬质基底之间的结合强度低以及PVA水凝胶力学强度不足是限制其应用于人工关节置换的两大主要问题,因此构建高强度、耐摩擦的PVA复合水凝胶仿生关节软骨材料以及和高结合强度的仿生关节软骨/骨一体化材料具有重要意义。本文基于贻贝灵感的启发,采用冷冻解冻、退火等技术,在聚多巴胺修饰的激光钛合金表面构建仿贻贝高强度PVA/HA/PAA/PDA复合水凝胶,得到仿贻贝仿生软骨/骨一体化材料。仿生软骨材料（高强度PVA/HA/PAA/PDA复合水凝胶）呈三维多孔网络结构,具有较好的亲水性、溶胀性和较高的含水率。聚多巴胺（PDA）纳米颗粒提高了仿生软骨材料的均匀致密性。PDA纳米颗粒能够显着提高仿生软骨材料的力学性能。仿生软骨材料的拉伸强度达到9.963MPa,延伸率为666.689%,在大载荷下依然有较好的抗蠕变能力。仿生软骨材料在低应变阶段有较好的弹性回复能力,在频率变化时能抵消冲击,即使温度升高也能保持良好的弹性和热稳定性。仿贻贝化学粘附协同激光机械嵌合的方法能够有效提高仿生软骨材料与硬质骨基底之间的结合强度,起到类似贻贝足丝蛋白粘附功能的作用。仿生软骨材料与硬质骨基底之间的结合强度达到52.68MPa,剥离试验中仿生软骨材料与硬质骨基底之间的界面韧性达到3.9×103J/m2。滑动摩擦实验表明,PDA纳米颗粒能够增大仿生软骨材料的变形抗力,降低水凝胶摩擦系数,仿生软骨材料的滑动摩擦符合经典的水凝胶吸附-排斥模型。扭动摩擦实验表明,仿生软骨材料的摩擦扭矩随着法向载荷的增大而增大,而当量摩擦系数反而随之减小,其摩擦扭矩随着扭动角度的增加而增大,摩擦初始阶段,摩擦界面表现为完全滑移状态,摩擦界面随着循环周期的增加逐渐变为粘滑混合状态。摆动摩擦实验表明,法向载荷增大,仿生软骨材料的摆动摩擦系数表现出先减小后增大的趋势,其摩擦系数随着摆动角度的增大而增加。该论文有图64幅,表9个,参考文献96篇。
宋子森[3]（2020）在《人工关节超高分子量聚乙烯材料磨损性能研究》文中指出随着现代医疗体系的发展,人类的寿命在不断提高。人类在关节方面的问题也日益增多。到目前为止,进行人工关节置换手术仍然是治疗关节类疾病的最重要的手段。这也让我们对人工关节材料的磨损性能提出了更高的要求。超高分子量聚乙烯（ultra hi gh molecular weight polyethylene,UHMWPE）是人工关节主要材料之一,研究其磨损性能具有重要意义。本文通过不同运动条件和接触压力条件下的磨损实验,对多向运动产生的交叉剪切效应及其对UHMWPE磨损的影响进行了研究。对国产超高分子量聚乙烯的磨损进行测试,并与进口超高分子量聚乙烯进行对比。实验中通过销盘型摩擦试验机来对这种材料进行磨损测试,选取与人体正常运动的参数最为实验运动条件和接触应力的选值。人工关节在植入人体后的失效原因有很多种,人工关节材料的磨损是其重要的失效原因。交叉剪切比作为评价其磨损性能好坏的重要指标,是我们研究的主要方向之一。实验结果表明:随着交叉剪切比增大,超高分子量聚乙烯的磨损体积也会随之增大,与进口超高分子量聚乙烯相比,国产超高分子量聚乙烯磨损性能差别不大。人体处于不同的运动状态时,其关节的接触面所受到的载荷是不同的。在接触应力参数对关节磨损性能的影响实验研究中,结果表明,当接触压力增大时,超高分子量聚乙烯的磨损体积增大,磨损因子增大,但磨损系数却随接触应力的增大而减小,因此得出,接触应力对UHMWPE的磨损性能影响不大。
吴明锦[4]（2020）在《基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究》文中指出关节软骨作为人体关节处的重要组成部分,具有低弹性模量、高可变形性、优良的润滑和耐磨特性,可以有效减缓冲击、吸收振荡。由于人工髋/膝关节是人体承载最大的生物摩擦副,关节软骨要承受人体关节运动所致的周而复始的摩擦,使其不断的磨损和退化,导致骨关节炎疾病的发生,最终只能依靠人工关节置换重建关节功能。目前人工植入假体的接触形式主要以“硬-硬”和“硬-软”为主,存在耐磨性不够高等问题,迫切需要对天然关节软骨的结构和力学性能进行系统研究,从而为构建仿生关节软骨材料奠定基础。因此,本论文主要基于对天然关节软骨分层结构研究,仿生设计具有定向结构的仿生关节软骨材料,这对于解决现有人工关节材料的磨损,提高其使用寿命具有重要的研究意义。本文以牛膝关节软骨为研究对象,开展其静态力学、动态力学及生物摩擦学性能研究,分析软骨接触界面摩擦润滑机理,探究关节软骨的多层结构与其软骨力学承载的关系。结果表明,载荷越大,关节软骨应变速率越快,应变量越大;摩擦系数随载荷的增大呈现先减小后增大再减小的趋势。“硬-软”接触条件下,加载速度越大,变形率越大,在加载速度为0.3mm/s时,关节软骨围限压缩条件下浅表层的变形率可达80%;在相同的加载速度下,关节软骨不同层区的变形率不同,浅层区变形最大,中间层次之,深层区变形最小。对比非围限循环压缩试验,关节软骨在围限压缩时,各层区的变形率都比较大,而且关节软骨变形过程存在变形不连续性。基于对天然关节软骨分层结构的研究,仿生设计并制备了具有定向结构的仿生关节软骨水凝胶材料,探究了纳米粒子方向性分布对定向结构水凝胶静态和动态力学性能的影响。结果表明:定向结构水凝胶中Fe3O4纳米粒子竖直或水平分布时,Fe3O4纳米粒子含量越低,抗拉强度越高,最大可达2.209MPa,压缩弹性模量越低,蠕变量越大。Fe3O4纳米粒子含量相同时,竖直分布的定向结构水凝胶压缩弹性模量高于水平分布的,抗拉强度和蠕变量低于水平分布的。循环压缩条件下,Fe3O4纳米粒子含量相同时,水平分布的定向结构水凝胶变形率最大,最大可为45%,杂乱分布次之,垂直分布的变形率最小;Fe3O4纳米粒子分布方向相同时,含量越高,变形率越小。相对于非围限压缩,定向结构水凝胶在围限压缩时变形率都较大,而且变形连续。这表明,垂直分布的Fe3O4纳米粒子具有支撑作用,可用于减缓冲击、抵抗变形。
徐寒冬[5]（2020）在《PEEK型人工髋关节锥颈部位的微动行为研究》文中研究指明随着我国社会人口老龄化问题的日趋严重,髋关节炎患者基数逐年升高,人工髋关节假体的市场需求量逐渐增大。目前常用的金属材料配副的髋关节假体存在重量大、耐腐蚀性差以及易向人体释放重金属离子等缺点,从而限制了人工髋关节的置换效果以及使用寿命。PEEK（聚醚醚酮）材料由于具备良好的生物相容性、耐磨、耐腐蚀性等优点,近年来逐渐被专家建议作为CoCrMo等金属材料的替代物,但以PEEK材料作为髋关节球头材料以及其在髋关节假体中锥颈界面配合稳定性问题目前尚未有文献报道。因此,本文针对PEEK材料作为髋关节假体球头材料和髋关节假体锥颈部位存在的微动损伤问题,开展其锥颈材料间的切向微动、扭动微动以及微动腐蚀等行为的实验研究,利用有限元方法对PEEK型人工髋关节锥颈部位的微动规律进行研究,从而提出改善PEEK型人工髋关节锥颈部位微动损伤的方法。本文通过实验探究了PEEK/Ti6Al4V接触副间的切向微动运行规律以及损伤机理。结果表明,PEEK/Ti6Al4V接触副间的切向微动处于部分滑移区时对应的工况为较大的法向载荷以及较小的微动幅值;而处于完全滑移区时对应的工况为较小的法向载荷以及较大的微动幅值。摩擦系数稳定值随着法向载荷的增大而减小,随着微动幅值的增大呈先增大后减小的趋势。在小幅值与大载荷条件下,Ti6Al4V损伤轻微,而PEEK磨损区域呈现明显的塑性变形迹象,损伤主要是塑性变形。在大幅值与小载荷条件下,Ti6Al4V与PEEK磨损区域均呈现密集的划痕,损伤较为严重,损伤机制主要以磨粒磨损为主。PEEK/Ti6Al4V配副的磨损主要产生于PEEK试样,而CoCrMo/Ti6Al4V配副的磨损主要产生于Ti6Al4V试样。两种材料配副方式造成的体积磨损量处于同一数量级,但CoCrMo/Ti6Al4V配副在小牛血清中出现明显的腐蚀迹象。微动腐蚀实验表明,PEEK/Ti6Al4V配副下的微动腐蚀电流远小于CoCrMo/Ti6Al4V配副,而腐蚀电位明显高于CoCrMo/Ti6Al4V配副,且CoCrMo/Ti6Al4V配副在润滑介质中会释放更多种类和数量的金属离子,金属离子总释放量达到了PEEK/Ti6Al4V配副的4.19倍,说明PEEK型人工髋关节在锥颈部位具有更好的抗腐蚀性。PEEK/Ti6Al4V接触副间的扭动微动在较小扭动幅值条件下运行于部分滑移区,在较大扭动幅值条件下运行于完全滑移区。摩擦扭矩稳定值随扭动幅值的增大呈先上升后下降的趋势,随法向载荷的增大呈逐渐上升的趋势,而当量摩擦系数随法向载荷的增大呈逐渐下降的趋势。试样磨损区域中心以黏着磨损为主,而磨损区域边缘由于材料间相对滑移距离较大而产生明显的磨痕与犁沟,磨损机制以磨粒磨损为主。锥颈界面的微动仿真结果表明,PEEK型人工髋关节在锥颈部位的微动量最大值达到了CoCrMo型髋关节假体的3.3倍,但其随着球头装配力的增大呈急剧下降的趋势,在装配力达到4kN时,最大微动幅值与微动功的变化均趋于平缓。随着患者体重的增大,PEEK型髋关节假体锥颈微动幅值增大明显,当患者体重从标准体重上升到3/2倍标准体重时,对应的微动最大值上升80.65%。随着患者行走步幅的增大,PEEK型髋关节假体锥颈微动幅值相应增大,当步幅增大到3/2倍标准步幅时,对应的微动量最大值上升8.06%;而当步幅减小到2/3倍标准步幅时,微动量最大值则减小17.74%。PEEK型人工髋关节假体锥颈部位微动量随锥度、球头直径以及锥颈界面粗糙度的增大而减小,随锥颈尺寸的增大而增大,其中增大球头尺寸对减小锥颈界面微动幅值的作用最大。将球头直径从28mm增大到30mm时,对应的微动最大值随之减小16.13%。相对于优化锥颈部位各结构参数,在PEEK球头内镶嵌CoCrMo锥套对改善PEEK型人工髋关节锥颈微动的效果更为显着,该锥套设计将锥颈固定界面分为球头/锥套固定界面与锥套/股骨柄固定界面两部分,其相对于原始无锥套PEEK型人工髋关节球头/股骨柄界面间的微动最大值分别减小了61.29%与67.74%。
周黄捷[6]（2020）在《仿生PVA基软骨修复体的制备及摩擦学性能研究》文中指出关节软骨是关节中最重要的功能性结缔组织,在运动时提供良好的机械支持和润滑减磨功能。然而,由于其无血管、神经和淋巴组织,一旦发生损伤,基本无法自我修复。聚乙烯醇（PVA）水凝胶被认为是最有前景的人工合成软骨修复材料之一,具有与天然软骨相似的物理化学特性。传统PVA水凝胶在力学、摩擦学性能方面的不足是限制其临床应用的重要因素。本研究首先模仿“软骨-软骨下骨”结构,以高机械性能的聚醚醚酮（PEEK）为基底,通过激光打孔、磺化处理在其表面成功浇铸一层PVA水凝胶,制备PVA-LSPEEK水凝胶材料;其次,以硼酸（BA）为交联剂,聚乙二醇（PEG）为添加物,采用浇铸-干燥工艺,制备双层结构PVA-BA/PEG水凝胶。对于制备的PVA基水凝胶软骨修复体,主要研究其溶胀性能、润湿行为、力学性能和摩擦学性能,并分析了水凝胶成分、结构、微观形貌与力学、摩擦学性能之间的关系。PVA-LSPEEK具有极其光滑的表面和良好的润湿性能,其粗糙度约0.079μm,接触角约26°;激光打孔及磺化处理形成了多孔结构和氢键效应,使得PVA水凝胶层与PEEK基底之间表现出优异的结合性能,其结合强度等级为0级。“软-硬复合”结构实现了高承载与低摩擦的完美组合。在水润滑的条件下显示出良好的润滑性能,摩擦系数最低可至0.04。LSPEEK具有很强的机械支撑作用,在高载下可分担载荷,从而保证水凝胶材料稳定的摩擦系数。PVA-BA/PEG水凝胶在浇铸-干燥后呈上下两层结构,其紧密上层覆盖在多孔的高含水水凝胶块。层与层之间结合紧密,避免异质材料的结合问题。BA和PVA之间的络合作用可形成“硬相颗粒”,大大增强了聚合物网络。当聚合物浓度为18 wt%,BA含量为1.4 wt%时,水凝胶的力学性能最佳,拉伸强度可达4.41 MPa,断裂伸长率为573%。得益于高亲水PEG的加入,PVA-BA/PEG水凝胶的含水量近70%。上层水凝胶提供了低渗透性和高弹性模量表面,可抵抗摩擦过程中的变形,而下层通过间隙水渗出来消耗负载。在小牛血清中,PVA-BA/PEG水凝胶表现出良好的润滑性能,其摩擦系数最低可至0.03。此外,许多重建的动态配位键可以促进水凝胶摩擦后的变形恢复。
王琨[7]（2019）在《钛合金关节承载表面复合润滑涂层的制备及其摩擦特性》文中认为钛合金因优良的生物相容性、力学性能以及耐腐蚀性,在生物医用材料领域具有广泛应用。然而,较差的摩擦性能使其难以应用于具有相对运动的摩擦副,特别是对承载和滑动具有高要求的人工关节材料,钛合金的实际应用受到了极大的限制。因此,提高钛合金表面的摩擦学性能以满足人工关节材料的使用要求是一项极具挑战的科学与技术问题。针对该问题,本文从天然关节软骨浅表层存在的刷型结构的仿生角度出发,以接枝亲水性聚合物刷为基础,结合微弧氧化、激光表面织构化、浸渍提拉和静电喷涂等表面改性技术,在钛合金表面设计和构建复合润滑涂层,以期有效提高钛合金表面的摩擦性能,从而满足人工关节承载表面的使用要求。相关研究内容主要包括以下五个部分:1.在Ti6Al4V合金表面通过微弧氧化技术构建多孔氧化层,并利用接枝聚合技术制备亲水性刷状物层,通过两种技术的有机结合获得可提供流体动压润滑和有效水合润滑的表面复合涂层。钛合金经微弧氧化处理后,所得氧化层表面呈现均匀分布的微孔结构,并与基底实现牢固的冶金结合。另外,微弧氧化制备的Ti O2陶瓷层使钛合金表面的硬度和粗糙度明显增大。通过对不同微弧氧化参数获得膜层的表面形貌、硬度和粗糙度进行综合比较,确定450 V的氧化电压和60 min的氧化时间为优选参数。进一步接枝聚合DMMPPS后,复合涂层表面展现出极好的亲水性。在摩擦性能方面,经复合涂层改性的钛合金在去离子水中具有稳定的摩擦系数,其值在0.134左右。此外,经60 min的摩擦测试后,相比未经处理的钛合金,复合涂层改性的样品表面只有轻微的刮擦痕迹,显示出优良的耐磨性。2.结合激光表面织构化、阳极氧化和接枝聚合技术在Ti6Al4V合金表面构建由激光织构、多孔氧化层和亲水性聚合物刷组成的复合涂层。激光织构化可精确控制表面织构的面积密度和孔径,与阳极氧化结合后在钛合金表面呈现出不同尺度微孔共存的复合结构。经接枝聚合DMMPPS后,所得复合涂层会显着降低钛合金表面的接触角,而且随织构面积密度和孔径的增大,接触角会略微增大。对于摩擦性能而言,激光织构、多孔氧化层和亲水性聚合物刷的协同作用使钛合金表面展现出优良的润滑特性。去离子水润滑条件下,综合对比各织构参数,当织构面积密度为19.6%且孔径为200μm时,摩擦系数最低,其值稳定在0.098左右。经60 min的摩擦测试后,改性钛合金表面只出现了轻微乃至可忽略的磨痕。3.Ti6Al4V合金经阳极氧化处理后,通过浸渍提拉UHMWPE薄膜和进一步接枝两性离子聚合物,制备由软质聚合物层和亲水性刷状物层构建的超润滑复合涂层。阳极氧化处理的钛合金表面为多孔结构形貌,经浸渍提拉UHMWPE薄膜后变为具有微小突起的层状结构,进一步接枝聚合DMMPPS使表面更为平整。构建UHMWPE薄膜使钛合金表面变为疏水状态,但接枝DMMPPS后所得复合涂层展现出良好的亲水性。由于UHMWPE薄膜的易剪切性以及亲水性聚合物刷所形成水合润滑层的协同作用,在去离子水润滑条件下,复合涂层改性的钛合金表现出极低的摩擦系数,其值在0.020左右,并在20000周次的摩擦测试后仍处于较稳定状态。在耐磨性方面,去离子水中经6600周次的摩擦测试后,复合涂层表面只有窄而浅的磨痕,宽度和深度分别约为0.28 mm和1.13μm。4.使用静电喷涂和接枝聚合技术,在Ti6Al4V合金表面便捷地构建由软质聚合物层和亲水性刷状物层组成的超润滑复合涂层。静电喷涂的PEEK薄膜能与经喷砂处理的钛合金基底牢固结合,接枝聚合DMMPPS后得到平滑表层。复合涂层表面展现出极佳的亲水性。基于PEEK薄膜的易剪切性以及亲水性聚合物刷的高效水合特性,去离子水润滑条件下,复合涂层使钛合金表面的摩擦系数降至0.035,并在30 min的摩擦测试中表现出极为稳定的趋势。耐磨性方面,水润滑条件下经30 min测试后,相比钛合金表面深而宽的磨痕,复合涂层表面只显示出很浅的磨痕,宽度为0.3 mm,深度为0.5μm。5.在Ti6Al4V合金表面引入喷砂处理的过渡层,然后辐照聚合得到PAA/PEG凝胶层,初步构建具有超润滑功能的三维网络凝胶涂层。所得涂层具有光滑平整的表面,水润滑条件下的摩擦系数低至0.023。为了更为简单方便地构建凝胶涂层,进一步引入PEEK薄膜作为过渡层,在其表面直接聚合形成PAA/PEG凝胶层。该涂层的表面粗糙度极低,内部为致密结构,物相上呈现典型的凝胶非晶结构,并具有良好的亲水性。摩擦性能方面,经不同厚度PAA/PEG凝胶层改性的样品表面在水润滑条件下都能展现出极低的摩擦系数,数值上约为0.020左右,并具备优异的稳定性。多种载荷和润滑条件下,经过6600周次的摩擦测试后,不同厚度的凝胶涂层表面都只出现了轻微的磨痕,仍具有很好的完整性。
金琦童[8]（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。
石宏宇,刘宇宏,路新春[9]（2016）在《生物黏液的润滑特性研究进展》文中提出生物黏液是广泛存在于自然界中动植物体内的一种胶黏物质,为多种成分的混合物,它在生物水基润滑体系中扮演了至关重要的角色.对于不同生物机体来说,黏液的不同组分和结构决定了其实现润滑作用的不同机理.本文作者分别从植物黏液、动物黏液和关节滑液3个方面综述了目前国内外关于生物黏液润滑特性的研究进展,并总结了当前研究中存在的问题和有待进一步探索的方向.这不仅对于探索摩擦和润滑的本质有着重要的意义,而且对于开发和研制绿色环保的生物水基润滑剂具有潜在的应用价值.
邓亚玲[10]（2016）在《UHMWPE表面仿生关节软骨构建及性能研究》文中研究说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。
二、炭纤维增强人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯的摩擦学特性（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、炭纤维增强人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯的摩擦学特性（论文提纲范文）
（1）新型人工股骨头生物力学及摩擦性能分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景 |
| 1.2 研究目的及意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 人工关节材料的发展 |
| 1.4.1 医用不锈钢 |
| 1.4.2 钛合金材料 |
| 1.4.3 生物陶瓷材料 |
| 1.5 研究的主要内容 |
| 2 新型人工股骨头仿生设计基础研究 |
| 2.1 人体关节系统 |
| 2.2 关节软骨系统 |
| 2.2.1 软骨的成分与结构 |
| 2.2.2 关节软骨的力学性能 |
| 2.3 人工关节仿生设计研究 |
| 2.3.2 人工关节结构设计 |
| 2.4 新型人工股骨头设计思路和仿生模型 |
| 2.4.1 新型人工股骨头的设计思路 |
| 2.4.2 新型人工股骨头仿生模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 PVA基复合水凝胶性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验过程 |
| 3.2.1 原材料的准备 |
| 3.2.2 聚乙烯醇水凝胶的制备 |
| 3.2.3 PVA-MWNTs复合水凝胶的制备 |
| 3.2.4 分析测试方法 |
| 3.3 聚乙烯醇水凝胶的性能研究 |
| 3.3.1 聚乙烯醇水凝胶材料表面观察 |
| 3.3.2 对含水率影响因素的分析 |
| 3.3.3 浸润性能测试 |
| 3.3.4 对力学性能性能影响因素的分析 |
| 3.4 PVA-MWNTs复合水凝胶性能研究 |
| 3.4.1 PVA-MWNTs复合水凝胶材料表面观察 |
| 3.4.2 纳米增强相对聚乙烯醇复合水凝胶的含水性能的影响 |
| 3.4.3 纳米增强相对聚乙烯醇复合水凝胶浸润性能的影响 |
| 3.4.4 纳米增强相对聚乙烯醇复合水凝胶力学性能的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 PVA基复合水凝胶材料摩擦性能研究 |
| 4.1 试验设备与材料 |
| 4.2 试验步骤及方法 |
| 4.3 PVA基复合水凝胶滑动摩擦性能分析 |
| 4.3.1 润滑条件对摩擦性能的影响 |
| 4.3.2 载荷对摩擦性能的影响 |
| 4.3.3 滑动速度对摩擦性能的影响 |
| 4.3.4 长期摩擦对摩擦性能的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 力学承载有限元分析 |
| 5.1 有限元分析简介 |
| 5.2 建立新型人工股骨头模型 |
| 5.2.1 模型部件的创建 |
| 5.2.2 分析步与边界条件的创建 |
| 5.3 新型人工股骨头结构力学分析 |
| 5.3.1 网格划分 |
| 5.3.2 创建提交作业 |
| 5.3.3 求解结果及分析 |
| 5.4 新型人工股骨头仿软骨层的液相流动分析 |
| 5.4.1 模型的创新创建 |
| 5.4.2 渗透性属性的重新设定 |
| 5.4.3 创建分析步和相互作用 |
| 5.4.4 网格划分和提交作业 |
| 5.4.5 求解结果及分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士期间发表的论文及申请的专利 |
（2）仿贻贝构建仿生软骨/骨一体化材料及其生物摩擦学行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 人工关节软骨 |
| 1.3 PVA水凝胶 |
| 1.4 水凝胶与硬质基底结合的研究现状 |
| 1.5 当前研究存在的不足 |
| 1.6 研究内容 |
| 2 仿生关节软骨/骨一体化材料的制备及实验方法 |
| 2.1 实验原材料 |
| 2.2 实验设备 |
| 2.3 聚多巴胺纳米颗粒的制备及微观形貌表征 |
| 2.4 高强度PVA/PAA/HA/PDA复合水凝胶的制备及性能表征 |
| 2.5 仿生关节软骨/骨一体化材料的制备及基底性能表征 |
| 2.6 仿生关节软骨/骨一体化材料的结合性能测试 |
| 2.7 仿生关节软骨/骨一体化材料的摩擦学性能研究 |
| 2.8 本章小结 |
| 3 仿生关节软骨材料的性能表征 |
| 3.1 聚多巴胺颗粒微观形貌分析 |
| 3.2 仿生关节软骨材料的基本性能表征 |
| 3.3 仿生关节软骨材料的拉伸性能分析 |
| 3.4 仿生关节软骨材料的压缩性能分析 |
| 3.5 仿生关节软骨材料的蠕变性能分析 |
| 3.6 仿生关节软骨材料的动态流变性能分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 仿生关节软骨/骨一体化材料的界面结合性能研究 |
| 4.1 仿生关节软骨/骨一体化材料基底的润湿性 |
| 4.2 仿生关节软骨/骨一体化材料的界面结合强度 |
| 4.3 仿生关节软骨/骨一体化材料的界面结合机理 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 仿生关节软骨/骨一体化材料的生物摩擦学行为研究 |
| 5.1 仿生关节软骨/骨一体化材料的滑动摩擦学行为研究 |
| 5.2 仿生关节软骨/骨一体化材料的扭动摩擦学行为研究 |
| 5.3 仿生关节软骨/骨一体化材料的摆动摩擦学行为研究 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）人工关节超高分子量聚乙烯材料磨损性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 人工关节材料摩檫学性能研究现状 |
| 1.2.2 金属材料的摩擦磨损性能研究 |
| 1.2.3 陶瓷材料的摩擦磨损性能研究 |
| 1.2.4 其他材料的摩擦磨损性能研究 |
| 1.3 人工关节摩擦磨损试验机研究现状 |
| 1.4 超高分子量聚乙烯摩擦性能及应用研究现状 |
| 1.5 研究内容 |
| 1.6 本章小结 |
| 第二章 材料与方法 |
| 2.1 实验材料选择 |
| 2.1.1 实验仪器选择 |
| 2.1.2 实验材料选择 |
| 2.2 实验材料实验前处理 |
| 2.3 实验计划与步骤 |
| 2.4 实验后处理 |
| 2.5 磨损系数计算方法 |
| 2.6 交叉剪切比计算方法 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 不同运动条件对UHMWPE磨损性能的影响 |
| 3.1 实验参数设置 |
| 3.2 实验结果及分析 |
| 3.2.1 磨损系数分析 |
| 3.2.2 交叉剪切比分析 |
| 3.3 实验结果 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 不同接触应力对UHMWPE磨损性能的影响 |
| 4.1 实验参数设定 |
| 4.2 实验结果及分析 |
| 4.2.1 实验结果 |
| 4.2.2 结果分析 |
| 4.3 UHMWPE表面形貌分析 |
| 4.4 UHMWPE表面粗糙度分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（4）基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景及研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 研究内容和技术路线 |
| 2 牛膝关节软骨的力学及生物摩擦学实验研究 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.3 关节软骨的蠕变实验 |
| 2.4 关节软骨接触界面间的生物摩擦学实验 |
| 2.5 小结 |
| 3 牛膝关节软骨不同层区的动态力学性能研究 |
| 3.1 实验材料 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 非围限压缩对关节软骨不同层区动态行为的影响 |
| 3.4 围限压缩对关节软骨不同层区动态行为的影响 |
| 3.5 非围限压缩和围限压缩条件下关节软骨变形率对比研究 |
| 3.6 关节软骨动态力学性能的有限元模拟 |
| 3.7 小结 |
| 4 定向结构水凝胶的仿生制备及性能表征 |
| 4.1 实验材料 |
| 4.2 定向结构水凝胶的制备 |
| 4.3 定向结构水凝胶形貌表征及性能测试 |
| 4.4 定向结构水凝胶的形貌分析及基本性能研究 |
| 4.5 小结 |
| 5 定向结构水凝胶的动态力学性能研究 |
| 5.1 实验材料 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 非围限压缩对定向结构水凝胶动态行为的影响 |
| 5.4 围限压缩对定向结构水凝胶动态行为的影响 |
| 5.5 非围限和围限压缩条件下定向结构水凝胶变形率对比研究 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 全文结论 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（5）PEEK型人工髋关节锥颈部位的微动行为研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题来源 |
| 1.2 研究背景与意义 |
| 1.3 研究现状及进展 |
| 1.4 研究目的及内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 2 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料与试样 |
| 2.2 实验装置与实验方法 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 PEEK型人工髋关节锥颈部位的切向微动行为分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 切向微动运行规律研究 |
| 3.3 切向微动损伤机理研究 |
| 3.4 讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 PEEK型人工髋关节锥颈部位的微动腐蚀分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 微动腐蚀电流 |
| 4.3 腐蚀电位 |
| 4.4 磨损形貌分析 |
| 4.5 金属离子释放分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 PEEK型人工髋关节锥颈部位的扭动微动行为分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 扭动微动运行规律研究 |
| 5.3 扭动微动损伤机理研究 |
| 5.4 讨论 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 PEEK型人工髋关节锥颈部位微动规律分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 有限元模型验证 |
| 6.3 两种髋关节假体锥颈微动对比分析 |
| 6.4 各参数对PEEK型髋关节假体微动影响 |
| 6.5 讨论 |
| 6.6 本章小结 |
| 7 PEEK型人工髋关节锥颈部位微动抑制方法 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 锥度对锥颈固定界面微动影响 |
| 7.3 锥颈大小对锥颈固定界面微动影响 |
| 7.4 球头直径对锥颈固定界面微动影响 |
| 7.5 锥颈面粗糙度对锥颈固定界面微动影响 |
| 7.6 锥套设计对PEEK型人工髋关节锥颈部位微动的抑制作用 |
| 7.7 讨论 |
| 7.8 本章小结 |
| 8 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 论文创新点 |
| 8.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）仿生PVA基软骨修复体的制备及摩擦学性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 关节软骨结构与功能 |
| 1.2 关节软骨损伤及修复材料 |
| 1.2.1 天然生物材料 |
| 1.2.2 人工合成材料 |
| 1.2.3 复合材料 |
| 1.3 水凝胶关节软骨修复材料 |
| 1.3.1 水凝胶的特征 |
| 1.3.2 聚乙烯醇(PVA)水凝胶 |
| 1.4 PVA水凝胶的物理改性 |
| 1.4.1 与无机材料复合 |
| 1.4.2 与聚合物复合 |
| 1.4.3 与生物活性分子复合 |
| 1.5 PVA水凝胶的化学改性 |
| 1.5.1 接枝改性 |
| 1.5.2 辐照改性 |
| 1.6 双层结构的软骨修复材料 |
| 1.7 本论文的研究目的、意义及主要内容 |
| 1.7.1 本论文的研究目的和意义 |
| 1.7.2 本论文的主要研究内容 |
| 2 实验条件及方法 |
| 2.1 研究技术路线 |
| 2.2 实验材料和仪器 |
| 2.2.1 主要材料和试剂 |
| 2.2.2 主要仪器和设备 |
| 2.3 微观结构分析方法 |
| 2.3.1 微观形貌分析 |
| 2.3.2 物相分析 |
| 2.4 润湿性能 |
| 2.5 溶胀性能 |
| 2.6 力学性能 |
| 2.6.1 拉伸性能 |
| 2.6.2 压缩性能 |
| 2.7 摩擦学性能 |
| 2.8 结合性能 |
| 3 PVA-LSPEEK的制备与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 PVA-LSPEEK的制备流程 |
| 3.3 PVA-LSPEEK的 FT-IR表征 |
| 3.4 PVA-LSPEEK的 XRD表征 |
| 3.5 PVA-LSPEEK的形貌分析 |
| 3.5.1 PVA-LSPEEK的 SEM表征 |
| 3.5.2 PVA-LSPEEK的三维轮廓分析 |
| 3.6 PVA-LSPEEK的润湿行为 |
| 3.7 PVA-LSPEEK的摩擦学性能 |
| 3.7.1 载荷对摩擦系数的影响 |
| 3.7.2 润滑介质对摩擦系数的影响 |
| 3.7.3 滑动速度对摩擦系数的影响 |
| 3.7.4 PVA-LSPEEK的磨损性能 |
| 3.8 PVA-LSPEEK的结合性能 |
| 3.9 本章小结 |
| 4 PVA-BA/PEG的制备与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 PVA-BA/PEG的制备流程 |
| 4.3 PVA-BA/PEG的 FT-IR表征 |
| 4.4 PVA-BA/PEG的 Raman表征 |
| 4.5 PVA-BA/PEG的 XRD表征 |
| 4.6 PVA-BA/PEG的 DSC表征 |
| 4.7 PVA-BA/PEG的微观形貌 |
| 4.7.1 PVA-BA/PEG的 SEM表征 |
| 4.7.2 PVA-BA/PEG的三维轮廓分析 |
| 4.8 PVA-BA/PEG的溶胀及亲水性能 |
| 4.9 PVA-BA/PEG的力学性能 |
| 4.9.1 BA含量对拉伸强度和断裂伸长率的影响 |
| 4.9.2 BA含量对压缩强度和切线模量的影响 |
| 4.10 PVA-BA/PEG的摩擦学性能 |
| 4.10.1 载荷对摩擦系数的影响 |
| 4.10.2 聚合物浓度对摩擦系数的影响 |
| 4.10.3 润滑介质对摩擦系数的影响 |
| 4.10.4 滑动速度对摩擦系数的影响 |
| 4.10.5 润滑机理的探讨与分析 |
| 4.11 本章小节 |
| 5 浇铸-干燥与冷冻-解冻PVA-BA/PEG水凝胶的对比分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微观结构的差异 |
| 5.3 溶胀性能的差异 |
| 5.4 力学性能的差异 |
| 5.5 摩擦学性能的差异 |
| 5.5.1 摩擦系数的差异 |
| 5.5.2 变形恢复特性的差异 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）钛合金关节承载表面复合润滑涂层的制备及其摩擦特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 关节软骨损伤及修复 |
| 1.1.1 关节软骨概述 |
| 1.1.2 关节软骨损伤 |
| 1.1.3 关节软骨修复技术 |
| 1.2 人工关节材料 |
| 1.2.1 人工关节概述 |
| 1.2.2 高分子材料 |
| 1.2.3 陶瓷材料 |
| 1.2.4 金属材料 |
| 1.3 医用钛合金材料 |
| 1.3.1 医用钛合金概述 |
| 1.3.2 医用Ti6Al4V合金的简介与应用 |
| 1.3.3 医用Ti6Al4V合金的优缺点 |
| 1.4 表面摩擦性能的改性技术 |
| 1.4.1 阳极氧化 |
| 1.4.2 微弧氧化(MAO) |
| 1.4.3 表面织构化 |
| 1.4.4 表面接枝改性技术 |
| 1.4.5 聚合物涂层改性技术 |
| 1.5 课题的提出与研究内容 |
| 2 钛合金表面多孔氧化层与DMMPPS聚合物刷复合润滑涂层 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 制备方法 |
| 2.2.3 材料表征与性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 表面形貌及EDS元素分析 |
| 2.3.2 截面形貌及EDS元素分析 |
| 2.3.3 表面XRD表征 |
| 2.3.4 表面粗糙度测试 |
| 2.3.5 表面显微硬度测试 |
| 2.3.6 表面红外光谱表征 |
| 2.3.7 涂层结合强度测试 |
| 2.3.8 表面接触角测试 |
| 2.3.9 摩擦系数测试 |
| 2.3.10 表面磨损形貌表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 钛合金表面激光织构、多孔氧化层与DMMPPS聚合物刷复合润滑涂层 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 制备方法 |
| 3.2.3 材料表征与性能测试 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 表面形貌分析 |
| 3.3.2 表面红外光谱表征 |
| 3.3.3 涂层结合强度测试 |
| 3.3.4 表面接触角测试 |
| 3.3.5 摩擦系数测试 |
| 3.3.6 表面磨损形貌分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 钛合金表面UHMWPE薄膜与DMMPPS聚合物刷复合润滑涂层 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 制备方法 |
| 4.2.3 材料表征与性能测试 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 表面形貌及EDS元素分析 |
| 4.3.2 表面XRD表征 |
| 4.3.3 表面红外光谱表征 |
| 4.3.4 涂层结合强度测试 |
| 4.3.5 表面接触角测试 |
| 4.3.6 UHMWPE薄膜层的摩擦测试 |
| 4.3.7 复合涂层的摩擦测试 |
| 4.3.8 表面磨损形貌分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 钛合金表面PEEK薄膜与DMMPPS聚合物刷复合润滑涂层 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 制备方法 |
| 5.2.3 材料表征与性能测试 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 截面形貌及EDS元素分析 |
| 5.3.2 表面形貌及EDS元素分析 |
| 5.3.3 表面XRD表征 |
| 5.3.4 表面红外光谱表征 |
| 5.3.5 涂层结合强度测试 |
| 5.3.6 表面接触角测试 |
| 5.3.7 PEEK薄膜层的摩擦测试 |
| 5.3.8 复合涂层的摩擦测试 |
| 5.3.9 表面磨损形貌分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 钛合金表面超润滑PAA/PEG凝胶涂层 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验部分 |
| 6.2.1 实验材料与制备方法 |
| 6.2.2 材料表征与性能测试 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.3.1 钛合金表面直接构建凝胶层的表面形貌 |
| 6.3.2 钛合金表面直接构建凝胶层的表面XRD表征 |
| 6.3.3 钛合金表面直接构建凝胶层的表面红外光谱 |
| 6.3.4 钛合金表面直接构建凝胶层的表面接触角 |
| 6.3.5 钛合金表面直接构建凝胶层的摩擦学性能表征 |
| 6.3.6 钛合金表面以PEEK为过渡层构建凝胶层的形貌表征 |
| 6.3.7 钛合金表面以PEEK为过渡层构建凝胶层的表面XRD表征 |
| 6.3.8 钛合金表面以PEEK为过渡层构建凝胶层的表面红外光谱 |
| 6.3.9 钛合金表面以PEEK为过渡层构建凝胶层的表面接触角 |
| 6.3.10 钛合金表面以PEEK为过渡层构建凝胶层的摩擦系数表征 |
| 6.3.11 钛合金表面以PEEK为过渡层构建凝胶层的磨损形貌表征 |
| 6.4 本章结论 |
| 7 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（8）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 |
（10）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 |
四、炭纤维增强人工关节软骨材料——超高分子量聚乙烯的摩擦学特性（论文参考文献）
- [1]新型人工股骨头生物力学及摩擦性能分析[D]. 张桂林. 青岛科技大学, 2020
- [2]仿贻贝构建仿生软骨/骨一体化材料及其生物摩擦学行为研究[D]. 刘思雨. 中国矿业大学, 2020(03)
- [3]人工关节超高分子量聚乙烯材料磨损性能研究[D]. 宋子森. 中北大学, 2020(10)
- [4]基于天然软骨结构定向结构水凝胶的制备及其力学性能研究[D]. 吴明锦. 中国矿业大学, 2020(01)
- [5]PEEK型人工髋关节锥颈部位的微动行为研究[D]. 徐寒冬. 中国矿业大学, 2020(01)
- [6]仿生PVA基软骨修复体的制备及摩擦学性能研究[D]. 周黄捷. 南京理工大学, 2020(01)
- [7]钛合金关节承载表面复合润滑涂层的制备及其摩擦特性[D]. 王琨. 南京理工大学, 2019(01)
- [8]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)
- [9]生物黏液的润滑特性研究进展[J]. 石宏宇,刘宇宏,路新春. 摩擦学学报, 2016(06)
- [10]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)
标签：人工关节论文; 关节软骨论文; 超高分子量聚乙烯论文; peek材料论文; 仿生设计论文;