利用表面織構(gòu)改善超高分子量聚乙烯潤滑特性的研究.pdf

1、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)由于其具有良好的抗磨性、優(yōu)良的機械性能、抗腐蝕性以及生物相容性，被廣泛應(yīng)用于關(guān)節(jié)臼材料已經(jīng)有40 多年的歷史。然而，人工關(guān)節(jié)摩擦因數(shù)仍然較高，進(jìn)而導(dǎo)致高磨損以及應(yīng)用過程中產(chǎn)生無菌松動，降低了人工關(guān)節(jié)的使用壽命，因此，人工關(guān)節(jié)的摩擦學(xué)性能研究仍然是研究者關(guān)注的極其重要的問題。
　　 本文提出利用表面織構(gòu)改善UHMWPE的摩擦性能的設(shè)想。首先確定了UHMWPE 試樣的整體制備方案，利用高溫?zé)Y(jié)、壓制轉(zhuǎn)

2、印工藝在UHMWPE 表面制備出5μm、10μm、15μm 三種深度；5％、10.4％、15.5％、22.9％四種面積率；50μm、100μm、200μm 三種直徑共計36 種不同表面凹坑點陣的表面織構(gòu)。測試了UHMWPE 材料的基本性能：粗糙度、硬度以及接觸角。最后系統(tǒng)測定了UHMWPE的摩擦性能以及表面織構(gòu)對其摩擦性能的影響規(guī)律。試驗結(jié)果表明：表面織構(gòu)對于改善UHMWPE 摩擦性能有顯著作用。而表面織構(gòu)的直徑、深度以及面積率是影響其

3、作用效果的主要因素，具體為：
　　 1、表面織構(gòu)的直徑是影響其作用效果的重要因素，在載荷分別為2N、5N、10N，水潤滑條件下，直徑為50μm的織構(gòu)作用效果最明顯，其摩擦因數(shù)相對于無織構(gòu)試樣，平均降低50％以上，最高可達(dá)88％，其次直徑100μm、200μm的表面織構(gòu)作用效果也比較明顯；
　　 2、織構(gòu)深度是影響織構(gòu)作用效果的另一重要參數(shù)，在大多數(shù)條件下，5μm 深度織構(gòu)都表現(xiàn)出了很好的摩擦特性，摩擦因數(shù)平均降低66％，

4、最高達(dá)74.7％，其次深度10μm、15μm的表面織構(gòu)作用效果也比較明顯；
　　 3、織構(gòu)面積率是影響表面織構(gòu)作用效果的又一重要因素，面積率是5％和10.4％的織構(gòu)作用效果最明顯，摩擦因數(shù)平均降低62％；
　　 4、在0.4m/s的高速運動條件下，表面織構(gòu)表現(xiàn)出更優(yōu)的作用效果，帶有表面織構(gòu)的UHMWPE試樣的摩擦因數(shù)極低，均在0.02 以下，對比于普通UHMWPE 試樣，摩擦因數(shù)平均降低88％以上。
　　 綜上所