人工關(guān)節(jié)材料摩擦學性能評價技術(shù)研究.pdf

1、進入21世紀，人類已進入了高齡化社會，患有關(guān)節(jié)疾病的人數(shù)增多，對人工關(guān)節(jié)的需求相應(yīng)的日趨高漲，因此人工關(guān)節(jié)得到了廣泛使用，為許多患者減輕了痛苦，提高了他們的生活質(zhì)量。但在實際應(yīng)用中，人工關(guān)節(jié)的摩擦和磨損腐蝕問題一直影響其植入關(guān)節(jié)的使用壽命。這些問題的研究可以通過在模擬試驗機上進行實驗來完成，因此發(fā)展適合的模擬試驗機就將成為本文研究的關(guān)鍵。模擬實驗機不僅要能夠模擬真實天然關(guān)節(jié)的運動形態(tài)和運動性能，還應(yīng)能用于人工關(guān)節(jié)的生物力學及相關(guān)材料的摩

2、擦磨損性能的研究。
　　本文自行研制了溫度可控的球盤式摩擦試驗機和人工關(guān)節(jié)模擬試驗機，這兩種試驗機可以分別評價關(guān)節(jié)材料的摩擦和磨損腐蝕特性。球盤式摩擦試驗機可用于研究關(guān)節(jié)材料的摩擦性能，該試驗機性能穩(wěn)定，可同時實時采集并顯示摩擦系數(shù)的變化，通過比較，可以篩選出摩擦系數(shù)小的摩擦材料配副。結(jié)合仿真分析設(shè)計開發(fā)了人工關(guān)節(jié)模擬試驗機，該試驗機不僅可以近似模擬關(guān)節(jié)之間的相對運動，而且可在線采集材料配副之間的電極電位，籍此研究材料的腐蝕磨損性

3、能。
　　在球盤式摩擦試驗機上針對生理鹽水介質(zhì)的實驗表明，陶瓷與金屬配副的摩擦系數(shù)比金屬與金屬配副的摩擦系數(shù)小，表現(xiàn)出良好的抗摩擦性能，并通過比較篩選出了摩擦系數(shù)小的氮化硅/鎳鈦合金材料，可以用來作為以后研究人員挑選關(guān)節(jié)材料配副之一。在人工關(guān)節(jié)模擬試驗機的仿真與實驗結(jié)果均表明，球與球窩接觸點軌跡是封閉的球面曲線，可近似模擬關(guān)節(jié)之間的相對運動；應(yīng)用生物機能測量儀測量數(shù)據(jù)表明，不銹鋼球窩在鹽水中的電位波動比不銹鋼球在鹽水中的電位波動大